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随着汽车数量的日益增长,汽车发动机的排气噪声越来越严重,加剧了环境的噪声污染。消声器对降低发动机排气噪声具有重要作用,评价消声器优劣的主要指标包括声学性能和空气动力性能。面对严峻的噪声问题,结构简单的消声器已不能满足所需的消声量,结构复杂的消声器可以提高消声量,但往往会对发动机产生较大的排气背压。因此,通过改变消声器结构来提高消声量,必须考虑发动机所能承受的背压。为了有效降低排气噪声、减小发动机的排气背压和功率损失,需要综合考虑消声器的声学性能和空气动力性能。 消声器声学和空气动力性能的主要指标分别为传递损失和压力损失。在提高消声器传递损失的同时,应尽可能地将消声器的压力损失控制在许可范围之内。本文综合运用FEM软件和CFD软件分别对消声器的声场和流场进行数值模拟,获得消声器的传递损失、压力损失和流场分布特性。首先,分析了基本抗性消声单元的扩张腔长度、扩张比、扩张腔截面形状、扩张腔腔数、内插管长度、进出口管偏置以及直通穿孔管的穿孔直径和穿孔率等结构参数对消声器传递损失和压力损失的影响;其次,分析了直通穿孔管阻性消声器内部吸声材料的密度、厚度以及材料纤维丝直径对消声器传递损失的影响;最后,根据基本抗性消声单元的消声特性和压力特性,对抗性复合消声器的内部结构进行了优化,再根据直通穿孔管阻性消声器的消声特性,在抗性复合消声器的内部添加吸声材料构成阻抗复合消声器,将优化前后消声器的性能进行了比较,结果表明优化后的消声器,其声学性能和空气动力性能都得到了改善。