某货车排气消声器设计与消声性能分析开题报告

1. 研究目的与意义

在设计发动机时候，根据发动机的工作原理，我们可以了解到，发动机在吸进混合汽油并点燃之后， 会将所燃烧后的废气在很短的时间内迅速释放出去，而发动机内部工作环境是高压高热，所以排除的气体也会有很强的气流声压，如果不添加消声器设备，那么发动机所发直接发出的噪音将对附近的人造成很大的危害。噪声不仅对人心理、也对生理产生巨大的伤害。除此之外，长期接触噪音的人，最易发生眼疲劳、眼痛、视物不清和流泪等现象。所以说降低产品的噪音变得十分的重要。在设计汽车时候，必须要将发动机所产生的的废气噪音考虑进去，单独设计出一套合理可行的消声器。

随着我国汽车工业的发展，需求量不断扩大的同时，对消声器的设计也提出了不少严格的标准。我们在设计汽车的过程中，不仅仅要追求动力性，还要逐步完善其在舒适性的设计，其中就包括了对噪音的控制方面。在人们对美好生活的需要日益增长的时候，汽车等机动车辆的噪音控制也引起了广大人们的注意。在未来，从传递损失的提高来减少噪声，我们仍是以此种方法来有效控制噪声的传播。

本课题拟针对某种轻型货车发动机的排气特性，设计一种排气消声器，并基comsolmultiphasics 软件分析其排气和消声性能，不断改良现有的消声器消声性能，从而最终通过数据分析得 到消声性能最佳的消声器。

2. 课题关键问题和重难点

本课题基于某轻型货车发动机的排气特性，拟设计一种排气消声器，并研究其传声损失特性，其主要研究内容如下：

（1）学习声学基本知识，分析轻型货车发动机的排气特性，并根据消声器的相关设计原则，初步

设计消声器的主要结构参数；

3. 国内外研究现状（文献综述）

文献【1】根据消声器机理和设计原则，基于 cfd 理论基础，通过对不同消声单元的车辆消声器进行流体仿真分析并总结规律，进而对原款车辆柴油机消声器的内部结构进行了初步设计和调整，随后分析结构存在的缺点，再进一步优化设计，使新款消声器各性能在合理范围内。

文献【2】通过仿真和试验相结合的方法对消声器进行尾管噪声和排气背压多目标优化，采用最优拉丁超立方试验设计方法采集样本点，构建了多目标优化 模 型．选 取 隔 板 穿 孔 直 径、隔板穿孔数目、穿孔 管 的 穿 孔 数 目、３ 个 芯 管 的 直 径 以 及 ４ 个 隔 板 位 置 等 １０ 个 参 数 为 优 化 变 量，设 定 １５００ｒ／ｍｉｎ的尾管噪声和５５００ｒ／ｍｉｎ的排气背压为优化目标。鉴于流固耦合实际模型的复杂性，优化时选择精度最高的 Ｋｒｉｇｉｎｇ代理模型并结合 ＮＳＧＡ－Ⅱ多目标优化算法对尾管噪声和背压进行多目标优化．代理模型优化后尾管噪声仿真值与试验值误差均在２％以内．额定转速（５５００ｒ／ｍｉｎ）时排气背压试验值为１９．８ｋＰａ，小于２０ｋＰａ目标限值要求，仿真值与试验值相差仅为０．８６％，消声器噪声和背压多目标优化达到了开发设计要求。

文献【3】运用计算机辅助设计方法实施的联合仿真实验，可准确量化分析腔内各流场变化，从中获得实体结构与声学传递相关的规律：（1）腔内气流整体流速均匀，温度场变化缓慢；压力急剧变化处集中在通道截面突变的区域，气流与腔内壁碰撞形成涡流；当入口流速变化，消声器压力损失呈抛物线规律变化。（2）改变入口插入管小孔直径及分布、内腔形状及尺寸、各导管直径及分布等，都不同程度影响腔内各场分布；对上述相关尺寸进行合理组合，可在维持气流顺畅的前提下获得更理想的涡流效应。（3）流场效应是影响消声器降噪效率的主要因素之一，在低频段的影响尤为 突出。（4）考虑吸声材料属性，本结论在对阻性、阻抗综合性消声器设计有等同效果。

4. 研究方案

此次毕业设计课题是某货车排气消声器设计与消声性能分析，学习《汽车排气系统噪声与消音器设计》轿车发动机的排气特性和消音器的相关设计理论以及声学基础知识的相关章节。仔细阅读相关文献，了解汽车排气消音器研究现状，结合了解到的信息进行消音器设计计算选型。学习COMSOL软件的基本操作和声学仿真模块的使用，建立自己设计的轿车排气消音器声学仿真模型，对传声损失的多种因素进行记录。最后基于COMSOL软件研分析单一因素对消声器传声损失的影响，并继而利用正交试验方法，分析多因素对消声器传声损失的影响。

5. 工作计划

毕业设计前一学期末完成英文翻译，收集、查阅、文献资料并准备开题报告。

第1周完成英文翻译，提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经指导老师批阅合格并确认后，译文和原文均上传至“毕业设计管理系统”,译文封面用标准模板。

第2周查阅文献资料，撰写开题报告。学习《汽车排气系统噪声与消声器设计》中有声学基本概念和消声器设计基本理论的相关内容。开题报告经指导老师批阅合格并确认后，开题报告封面用标准模板，上传至“毕业设计管理系统”。