船用柴油机排气消声器的声学特性计算及试验验证

三维声学有限元法被用于预测船用柴油机排气消声器的声学特性。单腔、双腔和三腔排气消声器传递损失的声学有限元计算结果和两负载法实验测量结果吻合良好,表明声学有限元法预测消声器声学特性具有较强的适用性和较高的精度。同时分析不同结构形式的排气消声器的消声特性,结果表明,带插入管的双腔和三腔结构形式具有更高的消声量,适合于船用柴油机排气消声器。     

船用柴油机排气冷却消声器流体与消声特性

为了降低船用柴油机排气噪声,并对废气进行冷却以降低红外辐射,实现红外隐身目的,要求在排气系统中安装排气冷却消声器。利用数值算法研究排气冷却消声器的气体流动特性、冷却效果、声学性能。首先利用有限体积法计算并分析了排气冷却消声器在冷却与不冷却时的空气动力性能,得到其阻力损失特性、冷却效果和温度场信息。在流体计算的基础上得到消声器温度场,然后采用声学有限元法计算并分析了排气冷却消声器在室温与高温冷却下的声学特性,将排气冷却消声器的左端共振腔体积减小,改变其共振频率从而改变消声器在低频时的声学性能。     

船舶消声器设计原理

基于传统型船用扩张式排气消声器,根据扩张式排气消声器的基本特性来设计消声器,使其能够满足消声效果好,阻力损失小,重量轻,体积小要求。并分析影响柴油机排气消声器消声性能的各种主要参数,以及如何正确选取消声器各主要参数的方法。     

提高柴油机排气消声器消声性能的试验研究

针对柴油机排气消声器，将流体计算软件用于阻力特性分析，并采用对试验件进行静态放声试验的方法，优化消声器的声学设计以提高消声效果。     

船用中速柴油机排气SCR净化消声器的联合仿真分析

船用柴油机对环境的影响主要可分为噪声污染和排放造成的大气污染,伴随着国际海事组织(IMO)第3阶段排放标准(Tier Ⅲ)的实施,为船舶配置选择性催化还原反应(SCR)脱硝装置已成为必然选择,可借鉴车用柴油机排气净化消声器装置的应用经验,对船舶柴油机的排气消声器和SCR反应器进行联合设计。采用动力系统、流场和声场联合分析的方法,结合商用软件GT-Power、Fluent和LMS Virtual. Lab进行联合仿真,计算初步设计配置于船用MAN 9L32/40型柴油机排气净化消声器的压力损失和消声效果。仿真计算结果显示,该排气净化消声器的压力损失满足柴油机排气要求,同时在2 000 Hz以下具有良好的消声效果。     

亥姆霍兹共振消声器的声学改进

应用三维声学有限元法预测亥姆霍兹共振消声器的传递损失,并与实验结果进行对比,两者吻合良好,表明本文所用数值方法的适用性和准确性。一方面,为了在不改变共振器外形的前提下降低共振频率,将连接管延伸至共振腔内部,并详细讨论了延伸长度、延长管横截面形状对共振器声学特性的影响;另一方面,为了拓宽传统亥姆霍兹共振器的消声频带,将共振器进行串并联组合,并详细讨论了组合结构对声学特性的影响。     

船用抗性排气熄火消声器的声学特性

采用Actran Vibroacoustic振动声学软件为消声器创建有限元仿真模型,以排气噪声的实际测量声压值作为输入激励,更准确地仿真排气消声的声学特性,并分析排气流速、温度对噪声衰减的影响,阐述气流速度、温度和声源类型对消声器消声性能和压力损失的影响。依据仿真模拟结果获取排气消声器内部的主要声共振频率,分析比较不同几何参数消声器的声压值和插入损失,进一步优化消声器的几何参数及方案。通过试验测量来评估验证排气消声器的消声性能。研究表明：这种抗性排气熄火消声器可有效减小发动机的噪声排放,降低油耗,提高船舶的行驶安全,其分析方法及验证方法稳健可靠。     

船用柴油机进气消声器声学性能研究及改进设计

为提高某船用柴油机进气消声器的消声性能,利用有限元软件LMS virtual lab中声学模块对消声器进行了声学性能仿真研究。分析了消声器的吸声片间距、直径参数,以及吸声片两侧布置穿孔板对传递损失的影响。结果表明:吸声片间距减小2 mm,消声器的传递损失增加约2.5 d B;吸声材料外径增加40 mm,消声器传递损失在大多数频率范围内增加1~2 d B;在吸声片两侧布置穿孔板,消声效果在800~1 600 Hz频率范围内可提高约8 d B,该改进设计方案有利于抑制增压器的噪声源峰值。     

移动式柴油发电机组消声器的设计计算

以柴油机的排气噪声控制为研究背景,针对某型移动式柴油发电机组,进行了排气消声器的性能和结构设计．依据柴油发电机组的条件和排气参数,利用CFD软件FLUENT进行流道的建模和数值模拟,进行了消声器的流场和消声量的计算．通过多次调整结构参数,使得所设计的消声器性能逐渐合理．计算结果表明,该消声器在较宽的频带范围内具有良好的消声性能,能够满足设计所要求的25dB消声量．     

水介质复合消声器传递损失特性分析

为了降低水介质管路系统的低频噪声以及更加准确地预测水介质消声器传递损失,设计一种水介质复合消声器,使用结构声耦合数值模型分析消声器的声学特性。计算壁厚为150 mm的穿孔管消声器传递损失,并与刚性条件下的数值结果进行比较,验证方法的正确性;研究弹性腔壁与水介质的耦合作用以及不同结构参数的穿孔管和内插管对消声器传递损失的影响。数值研究表明：复合消声器的消声效果相较于传统的穿孔管消声器有较大提升;降低腔壁材料的弹性模量会使结构声耦合效应增强,低频消声性能得到提高;增加腔壁材料的阻尼系数,通过频率处的消声效果得到提高;减小腔壁壁厚有利于低频消声效果的提高,但不利于宽频范围的消声性能;复合消声器内加入内插管后,消声效果在较大频率范围内得到提升;改变穿孔管的结构参数,对低频消声效果影响不大。     

水管路消声器声学性能的时域计算及分析

将三维时域CFD方法应用于计算和分析水管路消声器的声学性能。对于直通穿孔管消声器与横流穿孔管消声器,在不考虑水的流动时,传递损失的时域CFD方法计算结果与频域有限元法计算结果吻合很好。时域CFD方法进而被用于研究流速对穿孔管消声器消声特性的影响。计算结果表明,介质流动增大了消声器的传递损失,特别是在高频区域;消声器的传递损失随流速的增加而增大。     

水管路消声器声学性能的时域计算及分析

将三维时域CFD方法应用于计算和分析水管路消声器的声学性能.对于直通穿孔管消声器与横流穿孔管消声器,在不考虑水的流动时,传递损失的时域CFD方法计算结果与频域有限元法计算结果吻合很好.时域CFD方法进而被用于研究流速对穿孔管消声器消声特性的影响.计算结果表明,介质流动增大了消声器的传递损失,特别是在高频区域;消声器的传递损失随流速的增加而增大.     

船用柴油机排气消声器的声学性能模拟与试验

针对某型船用主机的噪声特点,设计排气消声器的几种结构方案。对消声器内采用的多孔吸声材料的复特性进行试验测量,基于测量数据对方案进行有限元仿真计算,得到各自的传递损失,最终确定优化方案。按规范的要求对消声器的声学性能进行试验测量,并将试验结果与理论计算结果相对比,验证该优化方案的合理性。     

弹性壁扩张式消声器传递损失特性研究

本文将挠性接管和扩张式消声器相结合,提出了弹性壁扩张式消声器.采用传递矩阵法将弹性壁扩张式消声器划分为三个声学单元,基于Green函数和Kirchhoff-Helmholtz积分公式建立了弹性管段的声学模型,进而求得弹性壁扩张式消声器的传递损失,并且利用有限元法对理论结果进行验证.然后,研究了管壁参数对传递损失的影响.基于等效流体模型简化算法,得到弹性壁扩张式消声器传递损失的近似解法.结果表明:相较于刚性壁扩张式消声器,弹性壁扩张式消声器的传递损失曲线向低频移动并且峰值得到提高,低频消声性能得到提升;降低管壁材料的弹性模量,使传递损失曲线进一步地向低频移动;增加管壁材料的阻尼,通过频率处的消声效果得到提高.采用等效流体模型简化了求解过程,在低频范围具有较高的精度.     

柴油机排气噪声产生的机理及降噪方法

在各种型式的发动机中，柴油机使用的最多，用途最广，其噪声污染也是较为严重的。柴油机排气系统中的空气动力性噪声通常是主要的噪声源，排气噪声源于排气系统内的不稳定流动。降低排气噪声的最有效方法不是设计安装一个高效，低阻力的排气消声器，而是探求一种能有效实现消声器及排气消声系统声性能分析的理论模拟方法。     

舰船发动机消声器性能优化研究

未经优化的消声器没有考虑到各腔间连接方式,使气流通道气流快速通过,导致声音分量抑制效果较差,为了避免该问题,提出舰船发动机消声器性能优化研究。依据消声器样机模型,估算消声器容量,并构建消声器样机有限元计算模型,由此得到消声器声学性能参数。在满足消声基本性能基础上,确定消声器腔数;充分考虑消声器发动机受到脉动气流冲击噪声影响,确定各腔长度;为保证气流流动均匀,确定各腔间连接方式及气流通道。由实验结果可知,优化后的消声器声音分量抑制效果良好,实现降低发动机运行噪声的目的。     

船舶柴油机排气熄火消声器试验研究

本文主要介绍船舶柴油机排气熄火消声器的试验研究情况。实验室台架试验与实船使用结果表明,本项试验研究确定采用的湿式卧、立型熄火消声器不仅对于降低柴油机排气温度、熄灭排气中的火焰与火花具有十分明显的效果,而且在降低排气噪声及排气除尘防污方面也有一定的作用。另外,安装此类熄火消声器对柴油机的运行特性基本上无不良影响。因此,本项试验研究取得的成果具有推广应用价值。     

单扩张腔消声器流场特性与温度场研究

以某型船用排气消声器为研究对象,为改善流体阻力对船舶柴油机的功率影响及消声器表面热辐射造成的机舱通风的影响,对其单扩张腔消声器的阻力损失与表面温度场进行了详细的分析与研究。利用大型通用CFD流体计算软件对消声器的流体流动与表面温度场进行了分析计算,通过适当改变内部内插管的布置,可有效改善内部紊流流场,降低消声器的流动阻力;通过包覆一定厚度的隔热材料,可有效降低消声器表面温度,降低热辐射。     

特种发动机排气放空消声器设计及性能分析

分析了某特种发动机的排气噪声特性,指出其频谱形状是以低频和高频为主的马鞍形,提出有效的解决措施是安装排气放空消声器。综合运用节流降压、扩张室膨胀、导流、吸声和小孔喷注排气的原理,为该特种发动机设计了一个排气放空消声器。计算结果表明:该消声器能显著地降低发动机排气口的气流速度和空气动力性噪声,在宽频段内具有良好的消声性能。     

船舶中速主机低频排气噪声控制研究

结合在船舶建造中遇到的低频主机排气噪声控制问题,从实船噪声源的确定、主机排气噪声谱分析和消声器声学性能验证等方面进行探索,并从排气噪声控制角度对船舶柴油机排气系统设计提出了建议。