降低排气尾管加速轰鸣噪声的旁支宽频消声器设计方法

技术特征：
1.降低排气尾管加速轰鸣噪声的旁支宽频消声器设计方法，其特征在于，包括：获取车辆匀加速行驶时的排气尾管噪声数据，并进行转速-噪声分析；确定排气尾管出现加速轰鸣噪声时的车速，获取该车速下的排气尾管噪声数据，并进行排气尾管加速轰鸣噪声幅频特性分析；基于转速-噪声分析和排气尾管加速轰鸣噪声幅频特性分析，确定排气尾管加速轰鸣噪声的频率，并基于排气尾管加速轰鸣噪声的频率确定排气尾管加速轰鸣噪声由发动机二阶激励引起；根据排气尾管加速轰鸣噪声的频率，确定旁支宽频消声器的结构参数，包括共振腔容积、共振腔开口面积、共振腔开口长度、共振腔阵列数量及吸音材料孔隙率；根据排气管尺寸及确定的结构参数，构建旁支宽频消声器的三维模型；基于三维模型建立旁支宽频消声器的声学有限元模型，并进行噪声传递损失仿真分析，基于分析结果优化旁支宽频消声器的结构参数；当优化后的旁支宽频消声器的低频区传递损失大于预设目标时，确定最终的旁支宽频消声器的结构参数，并基于该结构参数构建最终的旁支宽频消声器。2.根据权利要求1所述降低排气尾管加速轰鸣噪声的旁支宽频消声器设计方法，其特征在于，所述方法进一步包括：构建旁支宽频消声器样件，并对构建的旁支宽频消声器样件进行噪声传递损失试验；在样件的低频区域噪声传递损失平均值大于设计目标时，将样件安装于排气尾管，并进行加速轰鸣噪声试验，验证所设计的旁支宽频消声器的降噪效果。3.根据权利要求2所述降低排气尾管加速轰鸣噪声的旁支宽频消声器设计方法，其特征在于，验证所设计的旁支宽频消声器的降噪效果，进一步包括：将旁支宽频消声器样件安装在排气尾管前端；进行匀加速工况排气尾管噪声试验；对排气尾管噪声数据进行幅频特性分析，并与没有安装旁支宽频消声器的排气尾管噪声进行对比；在目标转速工况下，排气尾管噪声数据没有出现峰值，即认为安装的旁支宽频消声器消除了排气尾管加速轰鸣噪声。4.根据权利要求1所述降低排气尾管加速轰鸣噪声的旁支宽频消声器设计方法，其特征在于，确定旁支宽频消声器的结构参数步骤中，共振腔阵列谐振频率为其中，i为简谐次数；n为共振腔阵列数量；c为声速；v为单个共振腔容积；s为单个共振腔开口面积；d为单个共振腔开口长度。5.根据权利要求1所述降低排气尾管加速轰鸣噪声的旁支宽频消声器设计方法，其特征在于，基于三维模型建立旁支宽频消声器的声学有限元模型，并进行噪声传递损失仿真分析，进一步包括：将旁支宽频消声器三维模型导入到有限元软件hypermesh中，建立旁支宽频消声器有限元模型；
将旁支宽频消声器有限元网格模型导入到virtual/lab acoustics软件中，并创建旁支宽频消声器有限元模型的包络网格模型；定义声学网格、流体材料及材料属性；建立旁支宽频消声器内部吸声材料的传递导纳关系，并设置吸声材料的密度与吸声系数；在旁支宽频消声器入口端包络网格上定义负单位速度的振动边界条件，在出口端包络网格上定义全吸声的边界条件；对旁支宽频消声器的声学有限元模型两端面节点进行固定约束；设置计算频率为20hz—2000hz，计算步长为0.5hz；声场分布仿真计算，并提取旁支宽频消声器两端的声压响应；根据旁支宽频消声器两端的声压响应计算旁支宽频消声器噪声传递损失。6.根据权利要求1所述降低排气尾管加速轰鸣噪声的旁支宽频消声器设计方法，其特征在于，基于噪声传递损失仿真分析结果优化旁支宽频消声器的结构参数，进一步包括：建立旁支宽频消声器共振腔容积与噪声传递损失的关系曲线；建立旁支宽频消声器共振腔阵列数量与噪声传递损失的关系曲线；建立旁支宽频消声器单个共振腔开口面积与噪声传递损失的关系曲线；建立旁支宽频消声器单个共振腔开口长度与噪声传递损失的关系曲线；建立旁支宽频消声器吸声材料孔隙率与噪声传递损失的关系曲线；根据低频区噪声传递损失的设计目标为12db，确定优化后的结构参数，包括：单个共振腔容积v；单个共振腔开口面积s；单个共振腔开口长度d，共振腔阵列数量n，以及吸音材料孔隙率。7.根据权利要求6所述降低排气尾管加速轰鸣噪声的旁支宽频消声器设计方法，其特征在于，所述方法进一步包括：根据优化的结构参数修改旁支宽频消声器声学有限元模型；采用阻抗法对修改后的旁支宽频消声器声学有限元模型进行噪声传递损失仿真；在低频区域噪声传递损失平均值大于设计目标时，确定最终的旁支宽频消声器的结构参数，并基于该结构参数试制旁支宽频消声器样件。

技术总结
本发明公开一种降低排气尾管加速轰鸣噪声的旁支宽频消声器设计方法。该方法通过车辆加速时的排气尾管噪声测试，确定排气尾管加速轰鸣噪声的频率以及导致加速轰鸣噪声的起因，接着设计旁支宽频消声器的初始结构参数，根据初始结构参数及排气管尺寸，构建旁支宽频消声器的三维模型；基于三维模型构建旁支宽频消声器的声学有限元模型，然后进行噪声传递损失仿真分析，根据分析结构优化初始结构参数，当优化结构参数满足预设目标时，以优化结构参数构建最终的旁支宽频消声器。本发明通过设计的旁支宽频消声器结构消除由发动机引起的排气尾管加速轰鸣噪声，进而大幅降低排气尾管的整体噪声水平，提高车辆声品质。提高车辆声品质。提高车辆声品质。


技术研发人员：李智 张宝 吴华伟 聂金泉 陈阵 张健
受保护的技术使用者：湖北文理学院
技术研发日：2022.03.01
技术公布日：2022/6/3