重型卡车消音器降噪性能优化

李浩然　刘杰　申成振

摘 要：消音器对降低重型卡车噪声有重要意义。文章提出一种消音器新结构：通过增加分隔板，使气流在腔室中的流动距离增加，同时通过多孔隔板与壁面配合，形成多个抗性消音结构，削弱噪声传递。经对比验证，新结构排气消音器在中、低频段（600Hz以下）噪声传递损失明显增加：原有结构噪声传递损失10-50dB，新结构噪声传递损失51-93dB，噪声抑制能力明显提高。关键词：消音器;有限元分析;传递损失中图分类号：U462.3  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）08-68-03

Abstract： The muffler is very important to reduce the noise of heavy trucks. A new structure of muffler is presented in this paper： the distance of air flow in the chamber is increased by adding dividers， and the noise transfer is weakened by the multiple resistance muffler structures. By contrast and verification analysis， the noise transmission loss of the new structure muffler in the medium and low frequency band （below 600Hz） is significantly increased： the noise transmission loss of the original structure is 10-50db， and the noise transmission loss of the new structure is 51-93db. The noise suppression ability is significantly improved.Keywords： Muffler; Finite element analysis; Transmission lossCLC NO.： U462.3  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）08-68-03

前言

近年来，随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，重型卡车在人们的生活中扮演着重要的角色，但是随之而来的噪声污染问题也引起越来越多的关注。重型卡车所产生的噪声中，发动机排气噪声是主要噪声之一。实际应用中，需要采用多种手段提高废气在消音器中的噪声传递损失，以达到降低排气噪声的效果。重型卡车排气噪声主要集中于中、低频段（50-600Hz）。然而现有结构的消音器在该频段传递损失较低（特别是0-180Hz、300-450Hz频段），噪声抑制能力不足。本文主要通过改变消音器内部结构，提高中、低频段噪声传递损失。

1 消声器基本特征

消声器种类繁多，根据消声原理不同，可分为阻性消声器、抗性消声器和阻抗复合式消声器。阻性消声器可通过消声器内部多孔吸声材料吸收噪声中频、高频部分，但是对低频部分降噪效果不佳。抗性消声器主要在结构上改变消声器内部管道截面积或者旁接共振腔腔体大小，使声波在传播过程中产生干涉、反射及共振，由于声波在消声器中传播特性发生变化，达到降低噪声中频、低频效果。阻抗复合式消声器在功能上吸取了阻性消声器和抗性消声器的优点，吸收噪声频域宽，但是其结构复杂，加工难度大，成本较高。

2 消声器传递损失分析

2.1 消声器有限元模型

重型卡车噪声主要集中在中低频，所以在实际中主要考虑滤除中低频噪声，从成本角度考虑使用抗性消声器。某重型卡车抗性消声器网格模型如图1所示。

消声器在200Hz低频范围内消声效果较差，平均传递损失量20dB。

3 消声器结构优化

为了提高200Hz以下低频噪声的传递损失，将消声器原方案进行优化。与原消音器模型相比，新结构消音器增加了隔板、穿孔板，从而改变了气流方向。相比原消音器模型，流动长度明显增加;同时穿孔板与箱体内壁配合形成穿孔板消音结构，气流通过箱体过程中经过多个穿孔板消音结构。通过调整穿孔率、穿孔孔径等参数，可针对性的提升某一频段消音量，进一步提高消音效果。

结构优化后与原方案传递损失比较，如图7所示。新结构排气消音器在中、低频段（600Hz以下）噪声传递损失明显增加：原有结构噪声传递损失10-50dB，新结构噪声传递损失51-93dB，平均提升90%以上（41dB），噪声抑制能力明显提高。

4 结论

采用有限元分析法对重型卡车消声器噪声传递损失进行分析，并对其结构进行优化。在消声器内部增加分隔板，增加空气在消声器内部的流动距离，通过隔板与壁面配合，形成抗性消声结构，增大噪声传递损失。优化后，噪声传递损失较由原结构的10-50dB提升到新结构的53-93dB，降噪效果明显。新结构消音器压降增加1.2KPa，增加幅度较小，满足设计需求。

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