2010年--（节选）外文翻译--基于一维CFD模型下汽车排气消声器的实验研究与预测（译文）

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1、中文 5240字 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 专 业： 热能与动力工程 姓 名： 学 号： 外文出处： Applied Acoustics, 2010(71):701707 附 件： 1.外文资料翻译译文； 2.外文原文。 指导教师评语： 文献内容与课题 相关， 外文翻译 翻译量大， 语句通顺， 格式正确， 较好 达到毕业设计外文翻译要求。 签名： 蒋静智 2013 年 4 月 12 日 附件 1：外文资料翻译译文 基于一维 CFD 模型下 汽车排气消声器的实验研究与 预测 Takeshi Yasuda, Chaoqun Wua, Noritoshi Nakagawa, Kazuteru

2、 Nagamura 摘要 目前，利用实验和数值分析 法对商用汽 车消声器在宽开口喉部加速状态 下的排气 噪声 进行了研究。在加热工况 下发动机 转速 从 1000 转 /分钟加速到 6000 转 /分钟需要 30 秒。假定其排气消声器的瞬时声学特性符合一维计算流体力学模型。为了验证模拟仿真的结果，我们在符合日本工业标准（ JIS D 1616）的消声室内测量了排气消声器的瞬态声学特性，结果发现在二阶发动机转速频率下仿真结果和实验结果非常吻合。但在发动机高阶转速下（从 5000 到 6000 转每分钟的四阶转速，从 4200到 6000 转每分钟的六阶转速这样的高转速范围内），计算结果和实验结果

3、出现了较大差异。根据 结果分析，差异的产生是由于在模拟仿真中忽略了流动噪声的影响。为了满足市场需求，研究者在一维计算流体力学模型的基础上提出了一个具有可靠准确度的简化模型，相对标准化模型而言该模型能节省超过 90的执行时间。 关键字 消声器 排气噪声 优化设计 瞬态声学性能 1 引言 汽车排气消声器广泛用于减小汽车发动机及汽车其他主要部位产生的 噪声 。一般而言，消声器的设计应该满足以下两个条件：（ 1）能够衰减高频噪声，这是消声器的最基本要求。 排气消声器应该 有特定的消声 频率范围，尤其是低频率范围，因为我们都知道大部分的 噪声 被限制在 发动机的转动频率和它的前几阶范围内。（ 2）最小背

4、压，背压代表施加在发动机排气消声器上额外的静压力。最小背压应该保持在最低限度内，因为大的背压会降低容积效率和 提高耗油量 。对消声器而言，这两个重要的设计要求往往是互相冲突的。对于给定的消声器，利用实验的方法，根据距离尾管 500 毫米且与尾管轴向成 45处声压等级相近的排气 噪声 来评估其 噪声 衰减性能 ， 利用压力传感器可以很容易地检测背压。 近几十年来，在预测排气 噪声 方面广泛应用的方法有：传递矩阵法、有限元法、边界元法和计算流体力学法。其中最常用的方法是传递矩阵法（也叫四 端网络法）。该方法基于声波在管道中的一维线性传播，其中的单个元素（如：管道、间断点、分支）与电子滤波器理论中的

5、相似。在频域范围内通过这种方法可以计算出简单消声器的噪声衰减。但是这种方法有以下几点不足：（ 1）它仅能用于假想的线性波传播模型下；（ 2）用这种方法不能计算背压；（ 3）它不能预测消声器的瞬态声学性能。用边界元法可以预测任何给定几何性质的抗性消声器的噪声衰减性能，这种方法显然不再局限于一维平面波理论。 Ji等人通过研究发现：利用边界元法预测得到的结果与利用三维模型对一些消声器的实验分析得到的结果非常相近。 Middelberg 等人成功地利用三维 CFD 模型估算出了那种膨胀室有一系列进出口收缩扩张变化的消声器的声学性能和平均流量。 Yumex公司利用三维 CFD 和三维边界元法相结合的方法

6、来预测商用汽车消声器的 噪声 。 Barbieri和 Barbieri 采用有限元法预测消声器的消声性能。虽然有限元法、边界元法和计算流体力学法可以获得比较精确的结果，但是这些方法执行起来耗时太长，因此我们只能寻求其他可行的替代方法。 在声学领域里，尖锐度、响度、粗糙度和波动强度是评价声音质量的常用指标。在汽车行业中不仅要考虑以上参数，还应该考 虑在汽车加速状态下的性能表现。比如当发动机加速时，为了使乘车者感觉舒适，排气噪声应该随着发动机转速的变化而平缓线性的变化。因此，在设计阶段评估消声器的瞬态声学特性是非常必要的。本论文的目的是利用一维 CFD 模型和实验的方法研究一个典型的商业消声器的瞬时声学特性，进而开发出一个简化的、精度上允许且能够满足市场需求的优化设计模型。 2 基本理论 2.1 流动基本方程