1．目的及意义
随着我国汽车保有量的快速增加，汽车使用给环境噪声带来的压力也日益扩大。根据统计，汽车带来的噪声大约占整个环境噪声的75%。同时，随着人们生活水平的提高，对汽车舒适性要求逐渐增大。所以近年来众多企业都在如何降低汽车噪声方面进行了大量研究。
汽车噪声包括发动机噪声、传动系统噪声、轮胎噪声、制动噪声和车体产生的空气动力噪声等，其中，发动机排气噪声是汽车噪声的主要组成部分，约占30%，发动机进气噪声也是汽车噪声的主要组成部分之一。因此，降低汽车进排气噪声是降低汽车噪声的首选目标。为了降低进排气噪声，可以对噪声源进行控制，但这往往会影响发动机的动力性和经济性等参数。所以目前普遍釆用的方法就是安装具有优良性能的进气消声器和排气消声器。
进排气噪声中，尤其低频噪声最难消除，而在消声器结构设计中加入堵头，则可以有效提高消声器的低频消声能力。不改变消声器的背压，不增大消声器的容积，兼顾动力性能和声学性能。堵头的加入，可使噪声声波经反射相互抵消，达到消声的目的。
过去，人们对消声器的研究主要采用实验台架的形式，对消声器的性能进行测试。这种手段的局限性在于必须耗费大量的时间、人力和资金进行实验。随着有限元技术和CFD仿真技术的发展，已经能够对消声器的传递损失、压力损失、流场分布、温度分布、压力分布等进行分析。这样利用计算机进行的仿真分析不受时间和地点的限制，也不需要过多的人力资源，因此可以节约大量的试验的人力和物力的投入，缩短消声器的设计和试验的时间，进而缩短消声器乃至整体车型的研制时间，节约研发成本，提高研发效率。
1.2.国内外研究的过程以及现状分析
国内外大量研究人员对于排气系统中的声学性能研究完成了很多工作：
华南理工大学的吴杰等人通过仿真分析某种消声器低频消声不足的原因及结构缺陷，提出了横流穿孔结构的前消声器结构，并改进了主消声器的穿孔形式。利用GT-Power软件对消声器初始方案进行声学性能真并分析了怠速噪声偏高的原因，进而利用 Fluent软件对初始方案进行流场性能仿真，分析了消声器内部结构缺陷。结合消声器消声性能和流场性能分析给出了优化方案并进行试验验证。结果表明，消声器进气管正对隔板穿孔比不穿孔好，能够降低气流对隔板冲击、降低冲击噪声以及排气阻力。为其它消声结构的优化设计提供借鉴。
安徽江淮汽车股份有限公司的丁吉民等人在保证消声器消声性能不下降的前提下，利用GT-POWER软件进行降低背压的优化设计。以原状态消声器传递损失及背压仿真结果为依据，在不改变消声器壳体结构的前提下，通过改变消声器内部管路直径、改变隔板穿孔、增加中间管路等手段提出了两种消声器降背压优化方案。通过试验验证仿真分析结果。可对汽车消声器设计起到参考作用。
黄河科技学院的郑帅等人认为消声器内部隔板位置对消声器性能有影响。基于Fluent软件对四种隔板位置不同的消声器在同种工况下进行流场分析，发现隔板位置对消声器压力损失影响不大，并结合压力损失理论计算验证数值模拟的可靠性。为实际设计生产提供参考。
华南理工大学的刘晓鸣等人提出对消声器隔板增加穿孔板结构的方法尝试对其声学性能进行优化。采用Hypermesh建立消声器内部空气的网格模型，再通过拉伸、旋转等方法建立三维网格。确定边界条件后计算声衰减量和传递损失。计算结果表明，改进方案在190Hz获得40.3dB的消声量，它是由原方案在60Hz的共振峰经过共振加强、频率迁移过来的，在190Hz频率附近获得比原来高20dB。
新加坡的Institute of High Performance结合各类型消声器优点，提出了一种混合消声器的设计方案，并在感兴趣的频率范围内提高性能。基于边界元法建立计算声学模型，用于预测带或不带块状吸声材料的多孔管排气消声器的传输损失。采用计算建模和仿真的方法，对单室和混合室排气消声器的设计进行分析，研究孔隙度、长度和直径、电阻率效应等参数的影响。结果表明，该混合消声器在工作频率下系统性能有一定提高。
根据国内外相关研究显示，采用声学仿真软件对消声器的流场和声学性能分析能得到满意的结果。先基于GT-POWER建立发动机一维性能仿真模型，分析；结合流体动力学理论与声学理论，使用LMS Test Lab软件分析消声器声学性能，分析传递损失和插入损失。故采用有限元方法对消声器想进行声学分析与评估是能达到本科毕业设计的要求的。
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2. 研究的基本内容与方案

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本论文是结合实际项目的基础上，针对某消声器低频消声能力不足的情况，设计一种带堵头的穿孔管结构，在不改变消声器的背压和不增大消声器容积的情况下，提高其低频消声能力。本题利用声学仿真软件建立几何模型并计算传递损失。通过改变带堵头穿孔管的结构参数，如穿孔孔径、穿孔间距、穿孔壁厚、穿孔数量等，确定上述因素对消声量及消声频率的影响，并研究其作用原理。基于研究结果，将此结构应用到某进排气消声器，以提高其声学性能。主要研究内容如下：

（1）检索文献，了解国内外关于此课题的研究现状，确定研究方案和研究路线；
（2）在GT-Power中建立消声器传递损失仿真模型，计算得到传递损失变化曲线；
（3）使用CATIA软件对带堵头穿孔管进行三维模型的创建
（4）进行声学特性分析，对不同因素的结果进行声学评估
（5）制图，不少于2张0号图纸
（6）撰写毕业论文

3. 参考文献
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