譚雪友，胡杰，李鐘婷，王繼文，姜峰，馬勇

小排量發(fā)動(dòng)機(jī)消聲器性能仿真計(jì)算與優(yōu)化研究

譚雪友1，胡杰1，李鐘婷2，王繼文3，姜峰1，馬勇1

（1. 廣西科技大學(xué) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院，廣西 柳州 545616；2.桂林市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)所，廣西 桂林 541004；3. 廣西汽車拖拉機(jī)研究所有限責(zé)任公司，廣西 柳州 545001）

為滿足嚴(yán)格的汽車噪聲法規(guī)以及對(duì)汽車舒適度的需求，課題組以某款汽油機(jī)消聲器為研究對(duì)象，將傳遞損失作為消聲性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)，基于ANSYS軟件建立消聲器有限元模型，并通過(guò)SYSNOIS軟件對(duì)其模型進(jìn)行分析計(jì)算。利用建模方法模擬分析消聲器各個(gè)擴(kuò)張腔的性能，通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)可以得出以下結(jié)論：實(shí)驗(yàn)測(cè)試消聲器第一、第二擴(kuò)張腔對(duì)中低頻消聲效果較差；由原排氣消聲器傳遞損失分析結(jié)果可知，第一、第二擴(kuò)張腔進(jìn)出口處增加內(nèi)插管的結(jié)構(gòu)方案最優(yōu)。仿真結(jié)果表明：當(dāng)進(jìn)口內(nèi)插管、出口內(nèi)插管長(zhǎng)度正好為擴(kuò)張腔長(zhǎng)度的0.5倍與0.25倍時(shí)，此結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案可有效提高排氣消聲器的消聲性能。

消聲器；數(shù)值模擬；傳遞損失；噪聲控制

噪聲污染嚴(yán)重影響居民們的身心健康，而汽車噪聲是噪聲污染的重要來(lái)源，因此，噪聲控制已經(jīng)成為當(dāng)今汽車工業(yè)的熱門話題之一[1–3]。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲是汽車噪聲的主要來(lái)源之一，加裝高效能排氣消聲器是目前控制車輛排氣噪音最直接、有效的途徑[4]。因此，研發(fā)設(shè)計(jì)出一款性能強(qiáng)的車用排氣消聲器刻不容緩，也具有工程價(jià)值意義。

以往實(shí)踐中，實(shí)例經(jīng)驗(yàn)是研究人員優(yōu)化汽車排氣消聲器的重要依據(jù)。將大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與一維平面波理論相結(jié)合，這對(duì)時(shí)間、資金要求較高，且一維平面波理論不能夠進(jìn)行準(zhǔn)確仿真，計(jì)算結(jié)果通常不夠準(zhǔn)確。為此，研究人員在消聲器數(shù)值計(jì)算方法上做出了許多工作。鐘紹華等[5]以一款四缸內(nèi)燃機(jī)消聲器為模板，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，利用一維有限元體積軟件GT-Power分析其聲學(xué)與車身流體動(dòng)力學(xué)整體性能，對(duì)整體性能不斷進(jìn)行優(yōu)化，推出一條從經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)逐步延伸到優(yōu)化設(shè)計(jì)的思路。然而，當(dāng)消聲器結(jié)構(gòu)情況復(fù)雜時(shí)，一維有限元體積法有計(jì)算精度較差的局限。趙海衛(wèi)[6]利用GT-Power和三維聲學(xué)有限元軟件Virtual.Lab對(duì)消聲器的聲學(xué)性能進(jìn)行仿真分析，Virtual.Lab軟件在整個(gè)頻段均與試驗(yàn)值較為接近，仿真精度較高，能夠更準(zhǔn)確地反映消聲器的聲學(xué)性能。因此，研究人員基于三維聲學(xué)有限元分析法或三維計(jì)算流體力學(xué)法對(duì)消聲器的聲場(chǎng)數(shù)值仿真也做了許多工作。吳杰等[7]研究分析了某款新車型的排氣噪音怠速時(shí)超標(biāo)的問(wèn)題，在其消聲器的結(jié)構(gòu)上利用GT-Power軟件進(jìn)行消聲性能優(yōu)化，同時(shí)基于Fluent軟件對(duì)內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行優(yōu)化。陳琪等[8]以市面上某SUV車型中使用的4G69發(fā)動(dòng)機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)配置的消聲器為研究對(duì)象，基于GT-Power軟件建立起排氣耦合模型，消聲器的消聲性能則利用Virtual.Lab軟件進(jìn)行分析并提出了改進(jìn)方案。顧倩霞等[9]以傳遞損失作為聲學(xué)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用Virtual.Lab對(duì)原消聲器聲學(xué)性能進(jìn)行計(jì)算，在整個(gè)頻段均能夠較為精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)到共振峰值和共振頻率范圍。

本研究基于有限元方法，借鑒王越[10]和陳清平[11]等建立的仿真模型，分析消聲器各消聲結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能，對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果提出結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案，從而提升消聲器聲學(xué)性能。

1 原消聲器試驗(yàn)分析

1.1 試驗(yàn)過(guò)程

圖1所示為發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架布置圖，該臺(tái)架由某小排量發(fā)動(dòng)機(jī)、測(cè)試用消聲器、湘儀測(cè)功機(jī)等構(gòu)成。性能參數(shù)控制和顯示由臺(tái)架實(shí)驗(yàn)室外部測(cè)控系統(tǒng)完成。DASP系統(tǒng)與聲級(jí)計(jì)組成聲學(xué)測(cè)試儀。本研究所使用的DASP為INV303/306多功能采集和處理系統(tǒng)的主要軟件包。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)消聲器試驗(yàn)

試驗(yàn)方法依據(jù)GB/T 4759-1995 《內(nèi)燃機(jī)排氣消聲器測(cè)量方法》實(shí)行[12]，發(fā)動(dòng)機(jī)在給定功率與相對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速下先平穩(wěn)運(yùn)行一段時(shí)間，然后再對(duì)油溫與水溫進(jìn)行測(cè)量。對(duì)比試驗(yàn)需要，在無(wú)消聲裝置安裝時(shí)，需將與消聲器長(zhǎng)度相同且管徑與排氣管管徑相當(dāng)?shù)目展苓M(jìn)行安裝。排氣口氣流軸向成45°，在0.5m處進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置，排氣口必須指向聲級(jí)計(jì)。為了使實(shí)驗(yàn)不受外部客觀因素影響，測(cè)量期間，測(cè)點(diǎn)周圍應(yīng)為開(kāi)闊場(chǎng)地，符合自由聲場(chǎng)的條件?；l噪聲是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)主要噪聲源之一，其頻率又與每秒排氣次數(shù)一致，故其數(shù)學(xué)表達(dá)為[13]：

式（1）中，氣缸數(shù)為z；轉(zhuǎn)速為n；行程系數(shù)為；四、二行程發(fā)動(dòng)機(jī)分別為2、1。由排氣噪聲頻譜可知，最大值一般是在基頻1或第二次、第三次諧波21、31附近出現(xiàn)，基頻噪聲聲壓級(jí)數(shù)值不會(huì)出現(xiàn)在高頻率區(qū)間。4400 r/min為本次實(shí)驗(yàn)四缸發(fā)動(dòng)機(jī)極限轉(zhuǎn)速，四行程=2，由公式（1）可知：基頻噪聲頻率1=147Hz，故31為440Hz，本次實(shí)際測(cè)量中采納的頻率區(qū)間為31.5Hz到2000Hz，測(cè)量并且記錄1/3倍頻程中心頻率處的聲級(jí)，測(cè)量出轉(zhuǎn)速為1200r/min、2400r/min、3600r/min和4400r/min。本次試驗(yàn)測(cè)量對(duì)象分別為安裝空管與安裝消聲器時(shí)管口處聲壓級(jí)。

1.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

線性聲壓級(jí)或者聲壓級(jí)不經(jīng)過(guò)計(jì)權(quán)特性測(cè)量得到的分貝值，記為dB（線性）；計(jì)權(quán)聲壓級(jí)或聲級(jí)則是經(jīng)過(guò)計(jì)權(quán)特性測(cè)得分貝值，記為dBA。本試驗(yàn)所測(cè)量數(shù)值為前者，分別是發(fā)動(dòng)機(jī)在1200 r/min、2400 r/min、3600 r/min和4400 r/min四種工況下測(cè)得排氣噪聲1/3倍頻程線性聲壓級(jí)頻譜，每種工況均包含安裝消聲器前、后兩種情況。

以往實(shí)踐中，A、B、C計(jì)權(quán)特性聲級(jí)計(jì)的實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)都被研究人員歸納總結(jié)過(guò)，人對(duì)噪聲忍耐感受最好的為A聲級(jí)，因此A聲級(jí)在噪聲測(cè)量中常被用于評(píng)價(jià)噪聲的大小。表1為1/3倍頻程中心頻率所對(duì)應(yīng)的A計(jì)權(quán)修正值[14]。

表1 A計(jì)權(quán)聲級(jí)修正值

對(duì)應(yīng)表1將試驗(yàn)測(cè)得線性聲壓級(jí)頻譜轉(zhuǎn)換成以A聲級(jí)為縱坐標(biāo)1/3倍頻程頻譜，圖2—5分別是四個(gè)工況1/3倍頻程A計(jì)權(quán)頻譜圖。

實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度作為一項(xiàng)戰(zhàn)略決策，意義非凡。要切實(shí)為“三條紅線”的劃定和實(shí)施提供技術(shù)支撐，保障項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量和運(yùn)行安全是關(guān)鍵。

圖2 1/3倍頻程A聲級(jí)頻譜圖（1200r/min）

圖3 1/3倍頻程A聲級(jí)頻譜圖（2400r/min）

圖4 1/3倍頻程A聲級(jí)頻譜圖（3600r/min）

圖5 1/3倍頻程A聲級(jí)頻譜圖（4400r/min）

由圖2—圖5試驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)處于100Hz（頻率范圍80～125）、315Hz（頻率范圍280～355）和400Hz（頻率范圍355～450）的中心頻率時(shí)消聲器的消聲效果并沒(méi)有達(dá)到最佳值，基本處于噪聲限值（dB）[15]附近，其優(yōu)化空間巨大，其余頻段消聲效果尚可。但是當(dāng)處于100Hz中心頻率時(shí)，通過(guò)安裝抗性消聲器可以進(jìn)行聲反射和耗損。因此，我們不對(duì)100Hz中心頻率進(jìn)行分析優(yōu)化。

2 模型建立與仿真分析

2.1 模型建立與驗(yàn)證

圖6、7分別為原消聲器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖與其三維模型，直徑為28mm的打孔與均勻排列的80個(gè)直徑為3mm的小孔處于最左邊穿孔隔板中，剩下兩個(gè)穿孔隔板都有一個(gè)直徑為28mm的大孔。該消聲器的工作原理為圖6所示的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中阻性消聲單元遇到從進(jìn)氣口進(jìn)來(lái)的氣流時(shí)，吸聲材料將絕大多數(shù)高頻噪聲吸收，只有剩下的噪聲會(huì)繼續(xù)傳播，在第一、二、三、四腔內(nèi)逐步衰弱，經(jīng)過(guò)穿孔最后一步衰減，從而排入大氣內(nèi)。

傳遞損失是評(píng)價(jià)消聲器性能最簡(jiǎn)單、最有效的方法。本文基于三維消聲性能利用ANSYS和SYSNOISE對(duì)消聲器進(jìn)行模擬仿真，采用有限元法對(duì)聲波方程離散求解，首先通過(guò)公式（2）對(duì)消聲器節(jié)點(diǎn)聲壓力求解[16]，再對(duì)消聲器傳遞損失進(jìn)行計(jì)算，其公式與結(jié)果如下：

式（2）中：Pin和Pout分別表示消聲器輸入端和輸出端聲壓值。

圖7 原消聲器三維模型

消聲器有限元模型使用ANSYS軟件建立，SYSNOISE軟件用于模型分析與計(jì)算。原消聲器有限元模型如圖8所示，利用ANSYS軟件進(jìn)行四面體自由網(wǎng)格劃分。公式（3）為單元邊長(zhǎng)依據(jù)，要求每個(gè)波長(zhǎng)長(zhǎng)度都至少包含六個(gè)單元，且的取值為0.01m。

邊界阻抗置于管壁之上且與該模型中吸聲材料性能相似；可以將實(shí)體建模方法應(yīng)用到隔板與出氣管穿孔部分中，將直徑為3mm小孔等效為面積一樣的正方形小孔，這樣做的目的是為了方便網(wǎng)格劃分且減少網(wǎng)格數(shù)量，其余結(jié)構(gòu)便是擴(kuò)張腔結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，介質(zhì)密度=1.225kg/m3，聲波傳播速度=340m/s，為流體屬性。施加一個(gè)單位速度激勵(lì)在入口處，出口處的全吸聲邊界條件包括阻抗為：=416.5kg/m2，計(jì)算頻率是20～2000Hz，分析步長(zhǎng)是10H。

圖9為用SYSNOISE軟件得到消聲器傳遞損失曲線，通過(guò)曲線可以得到在中低頻處原消聲器的消聲效果不佳，中高頻階段尚可。該曲線大致上符合實(shí)驗(yàn)規(guī)律結(jié)果，在400Hz周圍消聲性能效果不佳，吻合最初試驗(yàn)分析的結(jié)果（原因是在高頻時(shí)會(huì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象，所以傳遞損失會(huì)出現(xiàn)尖峰）。作者在發(fā)動(dòng)機(jī)性能優(yōu)化方面有良好的研究基礎(chǔ)[17–18]，由此可知仿真計(jì)算模型可靠性較好，可用于后續(xù)的仿真優(yōu)化。

圖9 原消聲器傳遞損失

2.2 原消聲器各擴(kuò)張腔的仿真分析

由以上試驗(yàn)分析可知，中低頻噪聲頻率段為優(yōu)化重點(diǎn)，所以只對(duì)500Hz以下頻率段進(jìn)行分析。原消聲器每個(gè)消聲結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值仿真時(shí)都可以使用建模的方法，求解出傳遞損失曲線，進(jìn)而可以得到消聲結(jié)構(gòu)中的不合理之處，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.2.1 消聲性能數(shù)值分析——第一擴(kuò)張腔

圖10是第一擴(kuò)張腔有限元模型，該擴(kuò)張腔采用的是迷宮式消聲結(jié)構(gòu)，其特征為擴(kuò)張腔的進(jìn)氣口、出氣口都位于同一側(cè)。圖11為該擴(kuò)張腔的傳遞損失曲線圖，由圖可知：消聲效果較差的頻段在0∽500Hz之間，特別在400Hz處出現(xiàn)了消聲最低峰值，其消聲性能最弱，基本符合最初實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的1/3倍頻程中心頻率400Hz處消聲效果。所以該區(qū)域是重點(diǎn)優(yōu)化區(qū)域。

圖10 第一擴(kuò)張腔有限元模型

圖11 第一擴(kuò)張腔傳遞損失曲線

2.2.2 消聲性能數(shù)值分析——第二擴(kuò)張腔

第二擴(kuò)張腔是單腔擴(kuò)張式消聲偏置結(jié)構(gòu)，與第一擴(kuò)張腔不同的是，該擴(kuò)張腔進(jìn)出口位于不同軸，在膨脹腔內(nèi)聲波首先傳播，其傳播途徑是經(jīng)過(guò)消聲器兩端存在的擋板進(jìn)行兩次180度反射。這樣的傳播方式極大地提高了聲波反射與聲能的損耗，該結(jié)構(gòu)在消聲性能上相較于簡(jiǎn)單擴(kuò)張式結(jié)構(gòu)有所提升，并且中頻消聲量較高。圖12為該擴(kuò)張腔有限元模型，圖13為該擴(kuò)張腔傳遞損失曲線，通過(guò)該曲線可以得出以下結(jié)論：在0∽400Hz范圍內(nèi)，其消聲性能較差，消聲量效果最差的區(qū)域?yàn)?/3倍頻程中心頻率315Hz附近，與最初的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析相吻合，所以該區(qū)域也是需要重點(diǎn)優(yōu)化的區(qū)域之一。

圖12 第二擴(kuò)張腔的有限元模型

圖13 第二擴(kuò)張腔傳遞損失曲線

2.2.3 消聲性能數(shù)值分析——第一、二腔同時(shí)工作

圖14是第一、二擴(kuò)張腔組合有限元模型，圖15為該組合模型的傳遞損失曲線，曲線值可以看作把兩個(gè)擴(kuò)張腔作用下的數(shù)值相疊加，消聲性能明顯上升，得益于多腔消聲的顯著優(yōu)勢(shì)，消聲量在1/3倍頻程中心頻率為315Hz和400Hz處明顯減弱，其工作效果與單獨(dú)腔工作相似。通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)可以得出：如果想要提升消聲器在315、400Hz兩處的消聲性能，必須要同時(shí)提升其單獨(dú)腔在兩個(gè)頻率處的消聲性能。

圖14 第一、第二腔創(chuàng)建的有限元模型

圖15 第一、第二腔共同工作下的傳遞損失曲線

2.2.4 消聲性能數(shù)值分析——三、四擴(kuò)張腔

第三腔損失曲線大致與第二擴(kuò)張腔基本相同，消聲性能較差的區(qū)域?yàn)?∽400Hz之間；在不考慮小孔共振情況下，兩腔的消聲規(guī)律幾乎相同。第四擴(kuò)張腔的工作原理與一、二腔一致，消聲效果最好的區(qū)域在中心頻率400Hz左右，消聲量非常小，與上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果相符合。在三、四腔共同作用下，當(dāng)入射聲波頻率與系統(tǒng)共振頻率相同時(shí)，會(huì)有激烈的摩擦振動(dòng)出現(xiàn)，明顯提高消聲器吸收能力，聲能顯著下降；且共振頻率越相距越大，吸收作業(yè)越不明顯。綜合分析，在三、四組合腔在相互組合工作運(yùn)行時(shí)，消聲頻率中心向低頻率方向移動(dòng)，消聲量性能明顯較優(yōu)。因此，第三、四腔無(wú)須優(yōu)化改進(jìn)。

4 消聲器優(yōu)化改進(jìn)

基于對(duì)原有排氣消聲器不做結(jié)構(gòu)方面改動(dòng)進(jìn)而避免造成功率損失，本次研究將不會(huì)增大消聲器容積和減小隔板上的進(jìn)出氣孔、內(nèi)插管的直徑。因此，本文采用聲學(xué)性能優(yōu)化法對(duì)原排氣消聲器進(jìn)行優(yōu)化。

原消聲器一、二腔是進(jìn)出口偏置擴(kuò)張腔，均未采用內(nèi)插管，因此本文采用進(jìn)、出口位置內(nèi)插管結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案。在原消聲器一、二腔進(jìn)出氣口處加入一個(gè)內(nèi)插管，直徑與原進(jìn)出口直徑相當(dāng)，進(jìn)口、出口內(nèi)插管長(zhǎng)度分別為擴(kuò)張腔長(zhǎng)度的0.5倍、0.25倍。圖16即改進(jìn)后組合腔消聲器的三維圖。

圖16 消聲器三維圖（第一、二腔得到改進(jìn)后）

圖17、18分別為第一、第二腔改進(jìn)前和改進(jìn)后傳遞損失曲線的對(duì)比圖。通過(guò)兩圖可知，在改進(jìn)后第一、第二腔消聲性能得到了明顯的提升，對(duì)原本消聲性能較差的中心頻率315Hz頻率范圍280∽335段與中心頻率400Hz頻率范圍355∽450段改善較為明顯，可以得出其優(yōu)化結(jié)構(gòu)合理。

（曲線1為改進(jìn)前，曲線2為改進(jìn)后）

（曲線1為改進(jìn)前，曲線2為改進(jìn)后）

圖19是改進(jìn)前后第一、二組合腔傳遞損失對(duì)比曲線。一、二腔共同作用在得到改進(jìn)后，消聲性能顯著提升，尤其是頻率在280 Hz～450 Hz之間的部分基本得到改善，優(yōu)化改進(jìn)方案效果顯著。

圖20為改進(jìn)前后消聲器傳遞損失曲線對(duì)比。由圖可知，新消聲器在改進(jìn)后在其整個(gè)消聲頻段都有明顯優(yōu)化，尤其是中低頻率的優(yōu)化結(jié)果較為明顯。因此，對(duì)原消聲器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)是十分合理的。

（曲線1為改進(jìn)前，曲線2為改進(jìn)后）

（曲線1為改進(jìn)前，曲線2為改進(jìn)后）

5 結(jié)論

（1）以傳遞損失作為消聲性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用有限元軟件ANSYS和SYSNOISE對(duì)原消聲器消聲性能進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，通過(guò)對(duì)各個(gè)擴(kuò)張腔進(jìn)行數(shù)值分析，傳遞損失曲線表明，第一、第二擴(kuò)張腔對(duì)中低頻消聲效果較差。

（2）針對(duì)第一、第二擴(kuò)張腔中低頻消聲效果差問(wèn)題，采用第一、第二擴(kuò)張腔進(jìn)出口處增加內(nèi)插管（進(jìn)口、出口內(nèi)插管長(zhǎng)度為擴(kuò)張腔長(zhǎng)度0.5倍與0.25倍）的優(yōu)化改進(jìn)方案。通過(guò)對(duì)改進(jìn)后消聲器性能進(jìn)行仿真計(jì)算，對(duì)比消聲器優(yōu)化前后傳遞損失曲線，發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案可提高消聲性能。

[1]Ji Z L, Selamet A. Boundary element analysis of three-pass perforated duct mufflers[J]. Noise Control Engineering Journal, 2000, 48(5): 151–156.

[2] Peat K S. A numerical decoupling analysis of perforated pipe silencer elements[J]. Journal of Sound and Vibration, 1988, 123(2): 199–212.

[3] 季振林. 直通穿孔管消聲器聲學(xué)性能計(jì)算及分析[J]. 哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào), 2005, 26(3): 302–306.

[4] 馬勇. 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣消聲器聲學(xué)性能仿真研究[D]. 柳州：廣西工學(xué)院, 2012.

[5] 鐘紹華,金國(guó)棟,張選國(guó),等. 消聲器優(yōu)化設(shè)計(jì)及其性能分析方法的研究[J]. 內(nèi)燃機(jī)工程, 2005, 26(1): 55–58+67.

[6] 趙海衛(wèi). 汽車排氣消聲器性能研究和結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 江蘇：江蘇大學(xué), 2018.

[7] 吳杰, 吳文波. 某新車型排氣系統(tǒng)尾管聲學(xué)性能優(yōu)化[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造, 2019（2）: 162–165.

[8] 陳琪, 蘭鳳崇, 陳吉清, 等. 汽車排氣消聲器聲學(xué)性能改進(jìn)研究[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造, 2018（4）: 172–175.

[9] 顧倩霞, 左言言, 趙海衛(wèi), 等. 汽車消聲器的聲學(xué)性能分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造, 2021（4）: 48–52.

[10] 王越. 基于有限元法的消聲器性能分析[D].長(zhǎng)安大學(xué), 2015.

[11] 陳清平. 汽車排氣消聲器聲學(xué)特性分析[D]. 重慶大學(xué), 2008.

[12] GB/T 4759-1995, 內(nèi)燃機(jī)排氣消聲器測(cè)量方法[S].

[13] 許鵬, 李洪喜. 滑移裝載機(jī)振動(dòng)噪聲控制研究[J]. 機(jī)械制造, 2019, 57(4): 32–35.

[14] 福田基一. 噪聲控制與消聲設(shè)計(jì)[M]. 1982.

[15] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)局科技標(biāo)準(zhǔn)司. 汽車定置噪聲限值: GB 16170–1996, [S]. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 1996: 1.

[16] 陳歡, 唐求, 林海軍, 等. 一種計(jì)算消聲室聲壓級(jí)的新方法[J]. 計(jì)量學(xué)報(bào), 2020, 41(2): 210–213.

[17] 姜峰, 梁霖, 莫清烈, 等. 電控單體泵燃用生物柴油嘴端壓力波動(dòng)仿真分析[J]. 廣西科技大學(xué)學(xué)報(bào) 2018, 29（1）: 81– 85+105.

[18] 莫清烈, 姜峰, 陳志勇，等. 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)生物柴油用電控單體泵嘴端壓力波動(dòng)仿真分析[J]. 萍鄉(xiāng)學(xué)院學(xué)報(bào) 2019, 36（3）: 47–50.

Simulation Calculation and Optimization Study on Muffler Performance of Small Displacement Engine

TAN Xue-you1, HU Jie1*, LI Zhong-ting2, WANG Ji-wen3, JIANG Feng1, MA Yong1

(1. School of Mechanical and Automotive Engineering, Guangxi University of Science and Technology, Liuzhou, Guangxi 545616; 2. Guilin Product Quality Inspection Institute, Guilin, Guangxi 541004; 3. Guangxi Automobile and Tractor Research Institute Co., Ltd, Liuzhou, Guangxi 545001, China)

In order to meet the strict automobile noise regulations and the demand for comfort of automobile, the paper takes a gasoline engine muffler as the research object and the transfer loss as the evaluation index of the muffler performance to establish the muffler finite element model based on ANSYS software, and analyzes and calculates the model through SYSNOIS software. The performance of each expansion cavity of the muffler is simulated and analyzed by the modeling method, and the following conclusions can be drawn through simulation experiments: the experimental test of the first and second expansion cavities of the muffler has poor muffling effect on low and medium frequencies; According to the analysis of transmission loss of the original exhaust muffler, the optimal solution is to add tubes at the inlet and outlet of the first and second expansion cavities. The simulation results show that when the length of inlet pipe and outlet pipe are exactly 0.5 and 0.25 times of the length of expansion chamber, this optimum proposal can effectively improve the muffling performance of exhaust muffler.

muffler; numerical simulation; transmission loss; noise control

U464.134.4

A

2095-9249（2021）06-0024-07

2021-11-26

廣西科技大學(xué)博士基金項(xiàng)目（?？撇?1Z34、?？撇?1Z46）

譚雪友（1982—），女，廣西陸川人，博士，助理研究員，研究方向：新能源動(dòng)力技術(shù)。

胡杰（1980—），男，廣西柳州人，碩士，講師，研究方向：內(nèi)燃機(jī)性能優(yōu)化，E-mail:1540249994@qq.com

〔責(zé)任編校：吳侃民〕