柴油機(jī)三合一后處理器聲學(xué)性能研究及結(jié)構(gòu)改進(jìn).pdf

1、隨著噪聲限值的日益嚴(yán)格以及國(guó)四排放標(biāo)準(zhǔn)的全面啟動(dòng)，柴油機(jī)新型后處理器裝置:三合一后處理器具備了更好的應(yīng)用前景。在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中，凈化裝置，消聲裝置和排氣換熱器通常在功能上相互分隔開(kāi)，凈化裝置用來(lái)凈化排氣中有害成分，消聲器負(fù)責(zé)降噪，而排氣換熱器則利用冷卻水與高溫排氣的熱交換，對(duì)嚴(yán)寒條件下的車廂供暖。而三合一后處理器把催化載體和換熱器中的換熱管集成在消聲器中結(jié)合為一體，不僅節(jié)省安裝空間，而且達(dá)到了凈化排氣、消聲和換熱的三重功效。本文通過(guò)三

2、維聲學(xué)仿真分析及試驗(yàn)，對(duì)三合一后處理器的聲學(xué)特性及改進(jìn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。
　　 本文首先闡述消聲器研究的現(xiàn)狀，并介紹了三合一后處理器的結(jié)構(gòu)形式及對(duì)其性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)，為下面的研究奠定基礎(chǔ)。
　　 然后介紹了三維有限元進(jìn)行數(shù)值模擬的數(shù)學(xué)方程。并利用Virtual.Lab Acoustic軟件對(duì)組成三合一后處理器的基本結(jié)構(gòu)逐個(gè)分析。通過(guò)從聲學(xué)性能的角度分析基本結(jié)構(gòu)，揭示各個(gè)基本結(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)后處理器消聲性能的影響。換熱管在整個(gè)后處理

3、器中所占空間較少且緊貼內(nèi)壁，本文將換熱管部分簡(jiǎn)化為波紋管通過(guò)有限元法單獨(dú)進(jìn)行模擬。通過(guò)與空腔結(jié)構(gòu)的模擬結(jié)果對(duì)比表明:換熱管對(duì)整個(gè)后處理器聲學(xué)特性幾乎無(wú)影響。對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)的催化載體作為多空介質(zhì)，建立聲學(xué)模型時(shí)，載體部分用等效流體描述，即基于介質(zhì)等效聲速和等效密度的替換。通過(guò)對(duì)載體不同擺放位置及載體長(zhǎng)度的變化進(jìn)行研究，結(jié)果表明:催化載體能有效提高高頻部分的消聲性能，而其長(zhǎng)度及布置對(duì)消聲效果的影響很小。
　　 本文把兩種結(jié)構(gòu)三合一后處理

4、器作為仿真研究對(duì)象，其區(qū)別僅在于入口端的消聲結(jié)構(gòu)的不同，分別為內(nèi)插穿孔管和穿孔板，通過(guò)仿真模擬，對(duì)比分析其聲學(xué)性能的差異，結(jié)果表明穿孔元件（穿孔管和穿孔板）均可改善中高頻消聲效果。在對(duì)穿孔板結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究時(shí)，本文分析了安裝位置的變化及流通截面比的參數(shù)變化對(duì)消聲效果的影響，發(fā)現(xiàn)穿孔板在消聲腔中的位置變化并不影響其消聲性能，而穿孔板小孔的總面積是影響消聲性能的重要因素，小孔總面積過(guò)大，穿孔板幾乎失去消聲性能;小孔總面積過(guò)小，雖然傳遞損失明顯提

5、高，但大大增加了氣流的阻力，理論上阻力過(guò)大將直接表現(xiàn)為油耗的上升和產(chǎn)生再生噪聲。
　　 接著，本文對(duì)三合一后處理器后端多腔消聲結(jié)構(gòu)進(jìn)行聲學(xué)性能分析，對(duì)比研究了腔數(shù)不同對(duì)消聲效果的影響，從傳遞損失曲線發(fā)現(xiàn):腔數(shù)的增加可顯著提高低頻段消聲性能且有效減少了通過(guò)頻率。
　　 然后，通過(guò)柴油機(jī)后處理器試驗(yàn)測(cè)試，對(duì)三種結(jié)構(gòu)的三合一后處理器的消聲性能、空氣動(dòng)力性能及經(jīng)濟(jì)性能作出評(píng)價(jià)。為驗(yàn)證仿真結(jié)果的可靠性，根據(jù)已知的排氣頻譜將傳遞損失