近年来汽车产业的迅猛发展使得城市噪声污染和大气污染更加严重,随着排放法规逐渐变严,这些污染问题的有效解决迫在眉睫。而进气系统中引气管和空气滤清器分别作为降噪和过滤的主要部件,其性能的优劣决定了声品质、发动机寿命的长短和尾气排放的成分。因此本文从声学性能和流场特性两方面对引气管和空气滤清器进行优化研究,所得结论对提高汽车声品质和寿命、降低噪声污染和大气污染有一定的现实指导意义。本文首先对引气管进行优化研究,根据噪声实验测试结果得出噪声的贡献频率,进而设计消声元件;通过LMS Virtual.lab声学分析软件和Fluent15.0流场分析软件分别对优化前后的引气管进行声学性能和流场特性的模拟,分析了消声元件对声场和流场的影响;再对优化后引气管进行噪声实验测试,验证优化后引气管的消声效果。然后基于多孔介质理论对平板状空气滤清器进行流场特性的模拟,通过模拟结果与实验结果对比分析得出适用于本文空气滤清器模拟的数值模型。最后将获取的数值模型应用于蜂窝状空气滤清器的流场模拟,采用的模型为相同滤芯(褶高h=5mm),壳体进出口形状分别为圆形与圆形(方案1)、圆形与椭圆形(方案2)、椭圆形与圆形(方案3)和椭圆形与椭圆形(方案4)的组合;将优化得到的壳体结构与褶高分别为5mm、7.5mm、10mm、12.5mm和15mm的蜂窝状滤芯组合,研究褶高对流场的影响。结果表明:(1)通过原始引气管的噪声实验测试得到在怠速工况下,进气口噪声总值基本满足限值要求;加速工况下发动机转速在2125r/min时,进气口总噪声超出限值;2、6、8阶噪声在某些转速下均有超出限值的部分。由此得出噪声的贡献频率分别为125Hz、180Hz、465Hz和640Hz,针对这四个频率设计了四个谐振腔。(2)通过声学有限元计算得到添加谐振腔能明显降低引气管进气口的声压级,且在125Hz、180Hz、465Hz和640Hz时的传递损失分别增加了19.79dB、22.91dB、18.06dB和43.62dB;流场模拟分析得到添加谐振腔对流场影响不大,压降有小幅上升,上升幅度在6%以内。因此通过模拟认为该结构优化可行。随后对优化后引气管进行噪声测试得到在怠速工况下,进气口噪声总值均在限值以下;加速工况下,总噪声和阶次噪声都小于限值要求,表明谐振腔达到了很好的降噪效果。(3)对比平板状空气滤清器流场数值模拟结果与实验结果,得到模拟值与实验值有相同的规律,即随着流量的增加,进气阻力都增加,且增加的速率逐渐增大;Standard k-ε湍流模型模拟结果与实验结果误差最小、吻合度较高。因此认为Standard k-ε湍流模型适用于本文空气滤清器的流场数值研究,该方法也将应用到蜂窝状空气滤清器的流场模拟分析当中。(4)对比四种方案下蜂窝状空气滤清器的流场分布可知方案2的流场分布更均匀,滤芯的气流速度和压力分布整体较均匀,速度和压力梯度都较小,使得滤芯被均匀的使用;压降随流量变大近似线性增长,当流量小于额定流量的60%时,四种方案的压降值相近,流量大于额定流量的60%时,方案2的压降比方案1、3和4小。故得出进口为圆形、出口为椭圆形的壳体结构比较适用于该种蜂窝状空气滤清器。不同褶高对流场特性和压降产生一定的影响。流量越大,压降受褶高变化的影响越显著,且同一流量下,随着褶高的增加压降呈先减小后增大的趋势,褶高h=10mm时压降达到最小。所以在7.5-12.5mm范围内存在最佳褶高使压降最小,这为蜂窝状空气滤清器的优化设计提供了一定的理论依据。