摘 要

发动机排气消声器能够有效降低汽车在行驶时产生的排气噪声，如何研究出一种能够发挥高效消声性能的发动机排气消声器，是如今各国汽车行业的重点难题。一个好的消声器不仅要拥有从声学性能上对发动机排气噪声进行吸收和弱化的能力，还需要尽可能的减小自身在排气系统中所消耗的能量，防止发动机的性能受到影响。现在研究排气消声器时，通常采用各种仿真软件对其性能在理论上模拟分析，验证方案可靠性后在实际生产样本检测。本文即是利用了GT-Power电脑仿真软件对某货车的排气消声器进行分析与优化。首先使用软件附带的GEM3D创建发动机和排气系统的虚拟仿真模型，将所建模型进行离散后，在GT-Power中将离散文件与计算系统连接耦合。对发动机排气消声器进行结构上的优化设计与验证。

关键词：发动机；消声器；GT-Power；仿真模拟 。

Abstract

Engine exhaust muffler can effectively reduce the exhaust noise when the car is running. How to develop a kind of engine exhaust muffler with high performance of noise reduction is the key problem of automobile industry in all countries. A good muffler should not only have the ability to absorb and weaken the engine exhaust noise from the acoustic performance, also need to minimize the consumption of energy in the exhaust system and prevent the engine performance affected. Now, when we study the exhaust muffler, we usually use various simulation software to simulate the performance of the muffler in theory and verify the reliability of the scheme after detecting the actual production samples. In this paper, the GT-Power computer simulation software is used to analyze and optimize the exhaust muffler of a truck. First, a virtual simulation model of the engine and exhaust system is created using the software attached to the GEM3D. After the model is discretized, the discrete file is coupled to the computing system in GT-Power. The structural optimization design and verification of engine exhaust muffler are carried out.

Keywords: Engine；Muffler；GT-Power; Simulation.

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1噪声 1

1.1.1噪声的定义 1

1.1.2噪声的危害 1

1.2控制机动车辆噪声的意义 2

1.3国内外对汽车噪声的相关法规 3

1.4本文的研究意义 3

1.5内容 4

第2章 消声器设计理论 5

2.1汽车噪声的形成与分类 5

2.1.1发动机的振动与噪声 5

2.2消声器的分类 5

2.2.1阻性消声器 5

2.2.2抗性消声器 8

2.2.3 阻抗复合式消声器 8

2.3消声器的性能指标 9

2.4 消声器的设计要求 10

2.5 影响排气噪声的因素 11

2.6消声器的设计步骤 13

2.6.1 阻性消声器的设计步骤 13

2.6.2抗性消声器的设计步骤 14

第3章 消声器设计及仿真介绍 16

3.1. 仿真软件介绍 16

3.2 仿真模型的创建 17

3.2.1模型离散 17

3.2.2 消声器中各管道模型 17

3.2.3 柔性节模型 17

3.2.4 催化器模型 18

3.2.5 消音器建模 18

3.2.6 发动机与消声器模型耦合仿真分析 19

第4章 仿真分析与优化 20

4.1使用GT-power建立仿真模型 20

4.2原方案排气噪声分析 20

4.3对原消声器的模拟 22

4.4新方案设计 23

4.4.1前级消声器设计 23

4.4.2 后级消声器优化设计 25

4.5优化方案模拟 25

4.6优化前后对比 27

4.6.1传声损失比较 27

4.6.2尾管噪声对比 29

第5章 总结 30

参考文献 31

致谢 33

第1章 绪论

1.1噪声

1.1.1噪声的定义

声音来源于振动，日常生活中我们与他人交流，就是靠着喉部声带的振动形成声波并发射，让与之交谈的人接受。在工厂里我们耳边总是传来阵阵的轰鸣声，这些声音也不是凭空出现的，而是各种机械与车床在工作运行状态时，内部零件和外部挂载装置一直处于某种循环的运动状态，它们相互摩擦碰撞，不断的振动，才会产生巨大的噪音。

噪声的定义有多种，其中一种是由客观的物理分析进行定义，即发声体进行不规则振动产生的混乱无序的声音，或是现代科技城市中过多的电信号相互干扰产生的声音；另一种是从生活中人们的主观感受来定义：凡是无实际有益作用甚至干扰人类日常活动的声音都属于噪声。

总而言之，通常只要我们认为可以筛除掉的声音，就是噪音。噪声的产生有多种原因，某些噪声是大自然的自然运转产生的，我们只能被迫接受，譬如地震和天空中一道道狰狞的闪电；还有某些噪声便是我们人类自己在日常生活中为了获取一些其它的便利，捎带产生的副作用，譬如建造大楼时各种重型机器的运行噪声，汽车行驶时的发动机噪声和喇叭声。

1.1.2噪声的危害

噪声的影响是具有隐蔽性的，它容易让人忽视，但是它的危害却又十分巨大不容小觑，噪声的危害潜移默化的。人体长时间处于强噪声污染的环境中，会使自身免疫机能受到影响，这就大大削弱人体的免疫力，给各种病毒和疾病有更多的可趁之机。研究表明，大约60分贝的噪声就能扰乱正常的作息，导致人体各项机能没有足够的时间来有效的进行恢复。其中最严重的就是对神经系统的损伤，噪音不断地通过听觉对人体神经系统进行刺激，长期处于疲劳状态下的神经系统将给我们带来头痛、耳鸣、失眠和记忆力衰退等症状。如果噪声达到一定的强度，长期的噪声冲击更是会缩短周围建筑的寿命，诱发事故，造成无可估量的损失。

1)引起听力损失