Helmholtz谐振腔进气系统的优化.pdf

H e l m h o h z 谐振腔进气系统的优化 孙华连 东南 福建 汽车工业有限公司研发中心 福建 福州 3 5 0 1 1 9 摘要 本文介绍了两种用B O O S T 进行H e l m h o l t z 谐振腔参数计算的方法 并结合频谱分析设计出合适的赫尔姆霍茨谐振腔 以 达到降低进气噪声的目的 关键词 B O O S TH e l m h o l t z 谐振腔降噪 H e l m h o l t zr e s o n a t o ra i ri n t a k es y s t e mo p t i m i z a t i o n S U NH u a 1 i a n S o u t hE a s t F u J i a n g M o t o rC o m p a n yR DC e n t e r A b s t r a c t T h ea r t i c l ei n t r o d u c e st w oc a l c u l a t i o ns o l u t i o n sf o rH e l m h o l t zr e s o n a t o rb yB O O S T D e s i g nn e wr e s o n a t o ra c c o r d i n gt ot h ec a l c u l a t i o n r e s u l t sa n df r e q u e n c ys p e c t r u m i no r d e rt or e d u c et h en o i s eo fa i ri n t a k es y s t e m K e yw o r d s B O O S T h e l m h o l t z r e s o n a t o r r e d u c en o i s e 车辆用户和国家法规都越来越关注车辆的噪音问题 当 通过测试的方法测出进气噪音的贡献量较大时 进气系统的 设计师应通过改进进气系统的设计来改善进气噪音 目前常 用1 4 波长管来消除高频噪音 用H e l m h o l t z 赫尔姆霍茨 谐振腔消除低频噪音 1 东南现行的各种车型中 赫尔姆霍 茨谐振腔的应用相当普遍 因此对谐振腔的分析将对今后新 车型的系统设计或改善大有益处 l 用B O O S T 分析H e l m h o l t z 谐振腔的线性方法和 非线性方法 1 1线性声学和非线性声学方法的对比 假定相对于稳态平均值流场的脉动值非常微小 可以将 管道流动的基本方程线性化 2 由此导出声学波方程 言 肘昙 p 耋 c M 马赫数 c 声速 因此 在B O O S T 中可以用两种方法进行模拟 一种是 非线性的方法 一种是简化的线性方法 非线性的方法用时 域的方法求解方程 线性方法使用叠加原理 1 2H e l m h o h z 谐振腔理论计算公式 以东南某车型上的一个谐振腔为例 谐振腔容积为 0 2 9 L 形状如图l 所示 图1 谐振腔图 F i g 1F i g u r er e s o n a t o r 赫尔姆霍兹谐振腔的消声频率理论计算公式 f 圭 Z L A 2 飘 L z 式中 c 为声速 A 为谐振腔颈面积 V 为谐振腔容积 z 为谐振腔入口损失 用上式计算时 z k 的值较难获得 有人忽略了上式中 损失的部分 计算可得一个近似值 以上图谐振腔为例 计 算出的近似结果为f 3 5 6 H z 该值与测试值差异较大 作者简介 孙华连 1 9 7 9 一 女 福建三明 东南 福建 汽车工业有限公司研发中心工程师 硕士 研究方向为C A E 分析 5 0 2 0 0 9 年增刊 2 3 用B O O S T 中的线性声学方涪计算 用B O O S T 中的线性声学方法建立模型如囝2 所示 消声末端 田2 线性膏拳艟型 f i t 2u u c m o d e l 通过鳃性声学建立的模型 可斟计算出从声谭经过许撮 腔后的传递损失 同时得出谐振腔最大的消音耘率在 2 7 9 H z 传递损失为1 57 7 d 8 计算时间仅需n5 2 l4 用B O O S T 的非线性方法 在B O O S f 中还可H 鹰用非线性声学方法来计算谐振腔 的消音颠阜 但在用非线性声学的方法时 需将容腔用管道 来模拟 且需在谐振腔的前后插 两个测点 最后计算两个 涮点的传递损失差值 非境性方法的攫型如图3 所示 S 9 3 S 日1 苗矩 澳妊I谢点2 押耒潮 田3 非歧性声学攥莹 N w m 在线性声学方法的模型中也可采甩m 警替代谐振腔的方 圈4f 巅长詹雉t i 圈 4 刊P ha dn k 1 州hp l p 珐建摸 但在采用以管替代谐振腔的模型中 管颈2 声压囊 变的两螭在长度上需徽一个修正 对如图4 所示的 皆振腔怪 t 的计算方法如下 尉于颢腔连接啃血 砉 1 12 4 音 3 对于颈管连接啪d t 08 5 r 4 各参敷辖 摸型后 用非线性方法计算出爨点l 和测点 2 之问的传递损失差值 谐振腔量大的请音轾辜为2 8 0 t h 传递损失1 26 d B 计算时同需93 b I5 两种计算结幂与垂试结果的比较 经零件厂商实嘲上述实倒中的谐振腔最大嗣音鞭辜在 2 6 87 与线性方法和非战性方法的计算结果误差都1 匠于 5 因为计算过程中消声末端作为无反射末端 而且实际 的零件穗试过程中也会有一定误差 因此认为计算结果与测 量结果的误整在可接受范围内 但在搿单个零件的建横计算 中 线性 算在时问上要优于非线性计算 2 在实倒中的应用 东南某戟车型匹配新的发动机项目中 已经很好地运用 了阻上B O O S T 理论计算 井结合嗓音颧谱分析柬降低进气 嗓音 21 对整车嘿青鞭谱分析 东南的蒗车型匹配了新发动机后 园进气最统重新布 置 其噪声对整车噪声贡献量较太 测试嗥啻频鬻如下嘲5 所示 l 鋈 0 二峨t 溯 酗 一 一 l f G 越 誊j 簸耋 目5 连气瞥侧啸青鞭蕾圈 F i t 5 o f r c q y n I h 自l da i r i r a c k e c I I 点在进气管鲥 主要进气嶙声由发动机2 阶和4 阶鞭 振动引起 最高的进气共鸣颧串发生在2 6 4 H z 2 0 0 9 年增刊 2 5 1 22 谐振腔参数确定 通赶B O O S T 计算井依据进气系统在发动机仓内的布置 确定新的l 自振腔参敛为 滑声颧率f 2 2 9 H z 窖腔容祝V n 6 5 L 容腔颈长L 6 m m 窨腔颈直径d 1 7 m m 布置于 进气系统空滤前进气导管上 B O O S T 计算褥i 昔振腔的传速 自数如图6 所示 田6 诣摄燕传递i 散圈 F i r 6R e 枷岍 b d H I u n c h d u r u m v m V U b 划 7 r V k 一7 明7 谴摄胜传连自数舅试结果 k d n m f u n c 由田7 可见 在2 6 4 H z 扯噪音有裉太的消壤 3 结论 按照B O O S T 计算 尔姆霍兹谐振腔的方法 再结合疑 谐分析 可以很好地设计赫尔姆霍菠谐振腔 以降低进气系 统的低轾嗓音 该肚在2 1 0 1 4 z 到2 稻 范国内有较好的噪音消碱功能 23 实车测试结果验证 考立献 根据B O O S T 计算出的谐振腔参散 将谐振腔试作件安 1 靳晓雄 张强辱进气噪声对动力总成的唯声影响试验研 装于进气系统上 宴测得的传递函数如图7 所示 究EJ 汽车技术 j 1 0 2 A V LB O O S T U S E RC U I D g z 5 2 2 0 0 9 年增刊 2 Helmholtz谐振腔进气系统的优化Helmholtz谐振腔进气系统的优化 作者 孙华连 作者单位 东南 福建 汽车工业有限公司研发中心 福建 福州 350119 本文读者也读过 10条 本文读者也读过 10条 1 张晓东 余国瑶 朱尚龙 戴巍 罗二仓 Zhang Xiaodong Yu Guoyao Zhu Shanglong Dai Wei Luo Ercang 高频热 声驻波发动机性能的实验研究 期刊论文 低温与超导2008 36 4 2 张泳 罗二仓 Zhang Yong LUO Ercang 四分之一波长锥形谐振管共振频率的研究 期刊论文 低温与超导 2005 33 2 3 张钟 伍少初 刘序 摩托车发动机排气系动力特性分析与设计 期刊论文 摩托车技术2003 8 4 刘近平 李鹏 LIU Jin ping LI Peng 谐振箱对LJ465Q发动机进气系统影响的仿真研究 期刊论文 装备制造技 术2011 4 5 陈达亮 顾灿松 王务林 李洪亮 Chen Daliang Gu Cansong Wang Wulin Li Hongliang 发动机进气消声元件设 计与声学数值模拟的研究 期刊论文 汽车工程2011 33 3 6 胡剑英 罗二仓 戴巍 变截面热声谐振管的频率特性及声场特性研究 会议论文 7 杨小龙 黄明 刘敬平