基于有限元的货车空气压缩机进气消声器设计（本科毕业论文设计）.doc

摘 要

空气压缩机进气噪声是由于气流在进气管内的压力脉动而形成的，大多属于低频噪声。根据频率特性，进气消声器应选择抗性消声器。抗性消声器中用于进气消声应用最广泛的是扩张式消声器和共振腔式消声器，二者结构简单，具有良好消除低频噪声的性能。
本文是基于三维有限元法对带插入管的扩张式消声器和Helmholtz共振腔式消声器的消声性能和消声规律进行分析计算。通过对简单扩张腔和单腔的Helmholtz共振腔消声性能和消声规律研究，验证了本文中所加边界条件的正确性以及有限元法的准确性。学习了改善扩张式消声器的消声性能相关措施，研究了Helmholtz共振腔式消声器的主要参数及腔形对其消声性能的影响。
最后应用分析所得的理论，经过反复计算改进，设计出了一个带插入管的扩张式消声器和一个双腔的旁支并联式Helmholtz共振腔型消声器，通过对其传声损失的计算，二者的消声性能基本能达到本课题的要求。


关键词：空压机，进气消声器，三维有限元，扩张式，共振式，消声性能


















ABSTRACT

The intake noise of the air compressor forms as a result of the air current in air feeder pressure oscillation, mostly belongs to the low-frequency noise. According to the frequency characteristic, the intake mufflers can choose the resistant silencers. In what are used the most widely in cutting down the intake noise are the expansion type silencer and the resonant cavity type silencer, both have simple structure, and have the good performance in eliminating the low-frequency noise.
This article is carries on the analysis computation to noise elimination performance and the noise elimination rule of the insert tube of expansion type silencer and the Helmholtz resonant cavity type silencer based on the three dimensional finite element method. Through to the research of the simple expansion cavity and the single cavity's Helmholtz resonant cavity noise elimination performance and the noise elimination rule,confirmed in this article to add the boundary condition the accuracy as well as the finite element method accuracy. Has studied the improvement elimination performance associated measure of the expansion type silencer's noise, has studied the Helmholtz resonant cavity type silencer's main parameter and the cavity shape to its noise elimination performance influence.
The applied analysis obtained theory, passes through finally calculates the improvement repeatedly, designed a insert tube's expansion type silencer and a pair collateral branch parallel Helmholtz resonant cavity silencer, through carried over sound the loss computation to it, the two's noise elimination performance basic could achieve this topic the request.


Key words：air compressor, intake muffler , three dimensional finite element , expansion type , resonating type, noise elimination performanc





目 录

中文摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1绪论 1
1.1 概述 1
1.2 汽车空气压缩机进气消声器的研究现状 2
1.2.1 概述 2
1.2.2 空气滤清器的消声作用 2
1.2.3 无源消声器的研究现状 3
1.3 本设计研究的目的和内容 4
2 声学理论及进气噪声控制的理论基础 5
2.1 声学的基本理论 5
2.1.1 声压 5
2.1.2 平面声波 5
2.1.3 质点振动速度 5
2.1.4 声阻抗 6
2.1.5 声功率和声强 6
2.2 理想流体媒质中的声波方程 6
2.3 边界条件与有限元的应用 8
2.3.1 边界条件 8
2.3.2 有限元法在声场中的应用 9
2.4 进气噪声的组成及产生机理 9
2.4.1 进气噪声的组成 10
2.4.2 周期性压力脉动噪声及其频率特性 10
2.4.3涡流噪声 10
2.4.4进气管的气柱噪声 10
2.4.5 气缸的亥姆霍兹共振噪声 11
2.5 进气噪声的控制 11
2.6 本章小结 12
3典型算例的分析及边界验证 13
3.1 概述 13
3.2 消声器声学性能评价指标 13
3.2.1 消声量 13
3.2.2 消声频率范围 14
3.2.3 阻力损失 14
3.2.4 结构性能 14
3.3传声损失的计算 14
3.4亥姆霍兹共振腔 15
3.5简单抗性消声器的数值分析 18
3.5.1 直管 18
3.5.2 简单扩张腔 19
3.5.3 单个共振腔的理论及数值分析 21
3.6本章小结 22
4改善扩张式消声器的消声频率范围 23
4.1 概述 23
4.2 带插入管扩张式消声器消声性能的验证 24
4.3 本章小结 25
5主要参数对共振式消声器的影响 26
5.1 共振腔的影响 26
5.1.1 共振腔体积的影响 26
5.1.2 共振腔形状的影响 26
5.1.3 共振腔位置的影响 27
5.1.4 共振腔长径比对共振频率的影响 28
5.1.5 共振腔深宽比对共振频率的影响 30
5.1.6 共振腔宽高比对共振频率的影响 32
5.2 连接管对共振频率的影响 33
5.2.1 连接管的偏移 33
5.2.2 连接管的形状 34
5.2.3 单腔双连接管 34
5.2.4 双腔双连接管 35
5.3 本章小结 36
6 基于有限元货车空气压缩机进气消声器的设计 37
6.1 设计的主要技术指标 37
6.2 带插入管的扩张式消声器的设计 37
6.3 共振腔消声器的设计 39
6.3.1 共振腔Ⅰ的设计 39
6.3.2 共振腔Ⅱ的设计 40
6.3.3 双腔旁支并联共振腔式消声器的最终设计 40
6.4 本章小结 42
7 结论 43
参考文献 44
设计感言 45