汽车消声器的流场和压力损失分析(2)

武汉科技大学学报２０１１年第１期

件设为速度入口。出口边界条件设置为压力出口，出口压力为０．１ＭＰａ。其他边界设置为绝热且无摩擦的无滑移壁面边界条件。

２计算结果与分析

２．１

消声器内气体的压力损失

压力损失是指消声器入口与出口之间的气体

压力之差。消声器在具有良好的降噪功能的同’

时，必须具有较小的压力损失。压力损失太大会

严重影响发动机的动力性能。

图２为气体人口流体速度（简称入口流速）为

５０

ｍ／ｓ时消声器中心平面的压力分布云图。从

图２中可以看出，两个消声器的气体入口管、第一扩张腔、中间连通管、第二扩张腔到出口管的气体压力均依次降低。第一扩张腔与第二扩张腔之间压力下降非常明显，但是扩张腔内部压力分布相对比较均匀。由此可知，压降的产生主要是因为气流通过中间连通管时压力的突变损失。当气体从入口管流入第一扩张腔，再从第一扩张腔经过连通管流入第二扩张腔最后经出口管流出，期间气体流通截面发生急剧变化，原气体流动状态突变，产生涡流现象，从而消耗能量，产生压力损失。消声器Ｂ第一腔的压力比消声器Ａ第一腔的要大一些，这是因为其中间连通管与气体入口管的相对位置改变了。

图２消声器中心平面的压力分布云图Ｆｉ譬２Ｐｒｅｓｓｕｒｅ

ｃｏｎｔｏｕｒｓ

ｏｆｍｕｆｆｌｅｒｃｅｎｔｅｒ

ｐｌａｎｅ

万方数据

图３为入口流速为５０ｍ／ｓ时消声器中心平面的湍流强度分布云图。由图３中可以看出，对于消声器Ａ，在进口内插管的右端周围区域、中间连通管的两端周围区域以及出口内插管的左端周围区域，气流截面突变，气流的湍流强度较大，是能量的主要耗散区；对于消声器Ｂ，湍流强度较大的区域在两中间连通管的左端，且湍流强度最大

值远比消声器Ａ的大，这是由于消声器Ｂ的中间连通管与入口管和出口管不同轴，气流遇阻形成很大的涡流，气流需要经过多次回旋才能从出口管排出。

图３消声器中心平面的湍流强度分布云图

Ｆ喀３Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｃｏｎｔｏｕｒｓｏｆｍｕｆｆｌｅｒ

ｃｅｎｔｅｒ

ｐｌａｎｅ

２．２消声器内部气体流动特性

气流速度是评价消声器内部气体再生噪声的主要依据口］，气流速度过高会降低消声器的消声性能，所以有必要对消声器内部的速度场进行分析。图４为入口流速为５０ｍ／ｓ时消声器中心平面的速度分布云图。由图４中可以看出，消声器Ａ的气流高速区主要在入口管、中间连通管和出口管处，且出口管的流速比入口管的要大，周围区域的流速相对较低；消声器Ｂ的气流高速区主要在中间连通管，气流速度最高值达１３６ｍ／ｓ，其明

显高于周围区域气流速度。

图５为人口流速为５０ｍ／ｓ时消声器中心平

面的速度矢量图。由图５中可以看出，两种消声