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测试和仿真技术在摩托车噪声控制中的应用

作者: 时间:2013-01-24 来源:网络 收藏


以下为部分状态图片:

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和屏蔽不同,ASQ 可以反映不同频率下各噪声源对总体通过噪声的相对贡献量(比重),从而为下一步的声学优化提供一些细节信息。下图为载体车型ASQ 的结果:

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可见,载体车型的进气噪声主要集中在250Hz 以下并在此频段居于支配地位;在300-600Hz,排气噪声的影响最为显著;而1000Hz 以上的噪声则主要来自于发动机。

3 声学性能优化

诊断测试的结果明确了进、排气系统是最主要的噪声源,分别有1.4dB(A)和1.0dB(A)的改进潜力。如果能对这两个部件进行有效的声学性能优化,就可以达到项目的设定目标。

本项目采用边界元分析软件 SYSNOISE 来进行部件级声学计算。SYSNOISE 是LMS 开发的用于振动及声学计算的专业软件,广泛应用于汽车、航空航天、船舶、家用电器等行业。该软件可以进行直接/间接非耦合边界元、耦合边界元、非耦合有限元、声辐射等分析。其中,间接非耦合边界元法因具有网格数量少、计算时间快、内外都可以有介质等优点而得到广泛应用。

3.1 排气系统优化

在评价消声器的声学性能时,采用了传递损失 TL(Transmission Loss)这一定义。和传递函数不同,传递损失是指声音通过某一系统,如消声器,其进、出口间的声功率级之差。传递损失与声源无关,并且要求其出口为消声边界。

传递损失是评价消声器声学性能最重要的参数,测试条件要求相当高,现阶段国内还无法用试验的办法来测量,只能用模拟的方式来计算消声器的传递损失。

传递损失的公式表达如下:

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其中各参数含义如下: Sn :上端端口截面积; Pn:上端端口压力; ρ :流动介质密度;c :流动介质中的声速;vn :质点振动速度;Pi :下端端口处压力;Si :下端端口截面积。

ASQ 测试分析结果显示,原消声器在200~500Hz 范围内的声学性能欠佳,因此计算和优化主要围绕该频段进行。针对原消声器存在的容积小、插入管尺寸不合理等问题,应用SYSNOISE 建立了四十多种消声器模型进行对比分析,并综合考虑各方案的声学效果、动力匹配、工艺性等因素,最终确定了三种方案,即:E11、E20 和E28。

下图为新方案和原消声器的传递损失对比:

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从以上曲线对比图中可以看出,这三种模型在200~500Hz 频域范围内的声学性能都较原消声器有所提高,但最终的效果只能靠测试来验证。

3.2 进气系统优化

载体车型原空滤器的主要问题是容积偏小和容腔形状欠佳,因此重新设计了十余种方案进行计算和评价。计算模型按照LMS 工程师的建议,在入口处施加一个标准单位的体积加速度激励,然后考察距离出口1m 远的测点处的声压级曲线。

下图为三种改进方案(K2、K3、K8)和原空滤器的1m 声压级对比:

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可见,在调整了容腔大小和形状以后,空滤器的声学性能有了极大改善。其中又以K3、K8 的效果最为突出。


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