安装排气消声器是控制柴油机排气噪声的有效手段。传统柴油机的排气消声器由于其消声量与排气背压的矛盾导致其综合性能较差。因此,研发一种既消声性能好又排气背压低的新型消声器具有重要意义。研究发现,气流速度是一个决定消声器综合性能好坏的关键性因素。为此,课题组提出了一种分流气体对冲降速的消声原理,并基于该原理试制了消声单元。针对分流气体对冲消声单元,本文利用理论计算、数值模拟和试验分析的方法对其内部气流速度的变化规律进行了分析。首先设计了消声器试验系统,在此基础上,验证了气流速度对抗性消声器性能影响的重要性;分析了分流气体对冲消声单元气流对冲过程的速度变化规律以及对冲降速与内流场的关系;研究了消声单元结构参数对气流速度影响规律,并采用正交试验法确定了消声单元的较优结构参数组合;最后对分流气体对冲消声单元的性能进行了综合研究。得出以下主要结论:(1)建立了气流对冲过程气体微团纵向速度变化的数学模型。利用Matlab软件对气体微团在对冲过程中的速度变化进行了分析,结果显示,两股气流以一定速度对冲后,在对冲面附近纵向速度迅速降低到零。(2)对消声单元气流对冲过程的速度变化规律进行了分析。结果发现,两股气流对冲后,主流由纵向流动转变为横向流动,同时在对冲面附近形成了几处速度较低的涡流,整体速度大小得到了一定的衰减;在对冲区域中心处,纵向气流速度降到了最低,平均降幅为65%。在两个对冲区域连线的中间位置,横向气流受到二次对冲的作用,速度几乎降到了零。(3)对气流对冲与压力场的关系进行了试验研究。试验表明,两股气流对冲造成了一定的压力损失,占整个消声单元压力损失的50%左右,对冲过程中流体的平均阻力系数为0.91。(4)采用正交试验法分析了消声单元四种结构参数(内腔直径、对冲孔形状、对冲孔中心距、尾管过渡圆弧)对平均气流速度的影响规律,得到了其对消声单元气流速度的影响主次顺序,从主到次依次为内腔直径、对冲孔形状、尾管过渡圆弧半径、对冲孔中心距。(5)对分流气体对冲消声单元的性能进行了综合研究,并与CG25型单缸柴油机原装排气消声器进行了对比。结果显示,在中低频段分流气体对冲消声单元的平均传递损失提高了 30.8%,平均插入损失提高了 30%;当入口速度为30m/s时,分流气体对冲消声单元的压力损失降低了 16.8%;在相同入口速度条件下,分流气体对冲消声单元的湍动能分布范围小于原装消声器,而二者的湍动能最大值基本相等,在一定程度上反映了分流气体对冲消声单元的再生噪声小于原装消声器。