2007PLM征文之19：CAE辅助发动机排气消声器设计

一、前言

发动机排气消声器(以下简称消声器)设计一般步骤是：

设计消声器内部结构的传统方法主要是声传递矩阵法，它是利用如扩张腔、穿孔管、穿孔板、内插管等等典型的单元声学特性设计抗性消声器，如果再结合吸声材料的吸声特性还可设计阻性或阻抗复合式消声器，最后靠实验检验实际效果；当然还有很大一部分发动机生产厂家在匹配消声器时是直接参考国外或国内类似排量发动机配套的成熟消声器。

总之，由于缺少有效的分析工具辅助设计人员开展工作，往往造成设计周期漫长，实验投入巨大，致使大量的人力、物力、财力浪费；而随着LMS.Sysnoise、Gt-suite、Star-CD等众多CAE/CFD软件的方兴未艾，消声器设计变得可以数字化、可视化，大大缩短了消声器的设计周期，减少了成本投入。

二、消声器计算

2.1、消声器计算内容主要包括：

空气动力学特性计算，即计算消声器的阻力特性，它反映了消声器对发动机功率损耗的优劣

声学性能计算，即传递损失计算或插入损失计算，它反映了消声器本身对不同频率噪声的衰减能力

2.1.1、空气动力学特性计算

计算消声器的空气动力学特性使用如Star-CD等CFD软件十分方便，下面以Star-CD软件为例，计算一个简单消声器空气动力学特性。

由于待分析的消声器具有对称性，所以只取其中一半作为分析对象。Star-CD优秀的网格划分功能可以Trim出多数的六面体网格，如图1所示。

图1 消声器流体网格     图2 消声器速度场分布          图3 消声器压力场分布

利用Star-CD软件能够获得消声器内流场的所有流动信息，实现可视化，对于不理想的结构消声器设计工程师能迅速作出调整，最终设计出具有良好空气动力性能的消声器内部结构。