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排气消声器是减小发动机排气噪声最有效的方法,良好的消声性能和空气动力性能的是排气消声器设计的关键。本文应用三维有限元法和平面波法对排气消声器的声学性能及设计方法进行了研究。 主要内容如下: 1)基于声学有限元法,研究了结构参数对几种基本消声单元及其演变结构的声学性能的影响,研究了消声器进口气流速度、内部温度分布和吸声材料厚度对排气消声器消声效果的影响。计算结论对于设计排气消声器有指导意义。 2)依据管道声学理论基础和本文研究结论,对某型压路机发动机排气消声器的内部结构进行设计。建立了排气消声器的三维模型和有限元模型。利用流体计算软件FLUENT对排气消声器内部压力场、温度场、速度场和湍流能量分布进行仿真分析。利用声学仿真软件LMS,在考虑气流流速、温度场分布和吸声材料的条件下进行排气消声器内部声场分布计算,获得了排气消声器的声学性能。仿真计算结果显示,设计的排气消声器具有良好的声学和流场性能。 3)为了方便工程应用,在MATLAB GUI开发环境下,基于平面波传递矩阵法,开发抗性消声器设计计算软件。该软件将一个完整的排气消声器分解为不同基本消声单元,分别计算不同基本消声单元传递矩阵和压力损失,最后得出总体的排气消声器的声学传递损失和流场压力损失。此软件已获得软件著作权,可以计算常用的具有简单结构的消声器的性能,具有方便、快捷和容易学习的特点,适合在设计初期对设计的各种消声器方案进行初步的评价。