某微型車排氣系統(tǒng)流場(chǎng)數(shù)值模擬.pdf

1、排氣系統(tǒng)主要由三效催化器、波紋管、消聲器、法蘭和聯(lián)接管道等部件組成，是汽車減排降噪的重要組成部分，同時(shí)也影響汽車的行駛動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。過去對(duì)汽車排氣消聲器的設(shè)計(jì)主要基于平面波理論僅考慮聲波傳播。近年來研究表明排氣系統(tǒng)流場(chǎng)也會(huì)產(chǎn)生較大的氣流噪聲，影響系統(tǒng)聲學(xué)性能。隨著各種CFD(Computational Fluid Dynamics計(jì)算流體動(dòng)力學(xué))軟件的普及應(yīng)用，越來越多的企業(yè)和機(jī)構(gòu)用三維CFD軟件模擬排氣系統(tǒng)流場(chǎng)。但當(dāng)前大多數(shù)排氣

2、系統(tǒng)CFD分析采用空氣近似發(fā)動(dòng)機(jī)排氣來計(jì)算系統(tǒng)流場(chǎng)，這將導(dǎo)致比較大的誤差。本文使用模擬所得的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣參數(shù)通過Fluent軟件仿真計(jì)算排氣系統(tǒng)三維流場(chǎng)，并同時(shí)利用寬頻噪聲源模型計(jì)算其聲功率級(jí)分布，將聲場(chǎng)和流場(chǎng)結(jié)合起來進(jìn)行分析，最后進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證。
　　 本文首先根據(jù)某款發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)在GT-Power軟件中建立四缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)模型，分析得到發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)指示性能指標(biāo)和有效性能指標(biāo)來驗(yàn)證模型的正確性；同時(shí)分析3種后消聲器設(shè)計(jì)方案

3、的系統(tǒng)和局部背壓值并進(jìn)行對(duì)比。方案1系統(tǒng)背壓最大，方案2次之，方案3最小?？梢园l(fā)現(xiàn)，排氣消聲器內(nèi)部結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，背壓越大，聲能量耗散越多，此時(shí)消聲器消聲性能也越好。從發(fā)動(dòng)機(jī)和排氣系統(tǒng)相關(guān)位置提取發(fā)動(dòng)機(jī)排氣參數(shù)，為進(jìn)一步進(jìn)行排氣系統(tǒng)CFD分析提供輸入條件。
　　 然后根據(jù)排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在UG軟件中建立排氣系統(tǒng)流場(chǎng)三維實(shí)體模型，導(dǎo)入Gambit軟件中劃分有限體積離散網(wǎng)格及設(shè)置流體邊界，在Fluent軟件中進(jìn)行排氣系統(tǒng)CFD分析，得到排氣

4、系統(tǒng)的壓力、溫度、速度、湍動(dòng)能和聲功率級(jí)分布，并根據(jù)流體力學(xué)、傳熱學(xué)和氣動(dòng)聲學(xué)理論分析其流場(chǎng)。可以發(fā)現(xiàn)，在排氣系統(tǒng)消聲器內(nèi)部各種小孔出入流、內(nèi)管管口入流、出口沖擊射流等是消聲器主要的流動(dòng)能量耗損區(qū)域。這些位置一般涉及到氣流過流斷面的突擴(kuò)、突縮以及氣流的彎曲轉(zhuǎn)向，產(chǎn)生較強(qiáng)的局部湍流區(qū)域，伴隨著漩渦對(duì)的配對(duì)、分離和脫落以及氣流擾動(dòng)等現(xiàn)象，可能引起較大的氣流再生噪聲。本文綜合背壓、消聲量和防銹蝕性等方面最終選用方案1為最優(yōu)方案。