基于LMS Virtual.Lab的汽车排气消声器快速分析关键技术研究

流程如图 5 所示。

图5 LMS Virtual.Lab 消声器传声损失分析流程

3.系统实现和应用

3.1 系统实现

基于上述关键技术,利用C#语言、Microsoft Direct X9.0c 作为3D API、Microsoft Access 作为数据库，并结合评价方法、优化方法的研究，开发了名为ES2 的汽车排气消声器设计分析系统。图 6、图 7、图 8为该程序的主要界面。ES2 程序实现了消声器参数化建模，将现有手工利用通用三维CAD 软件建模方法的时间从40 分钟缩短为2 分钟。同时ES2 程序还实现了包含网格划分、定义各种边界条件、提取结果等操作的消声器传声损失分析全自动化、全程无需人工干预。

图 8 ES2 程序消声器传声损失分析结果界面

3.2 系统应用案例

在对某企业SUV 消声器进行改进设计中，通过实验分析原消声器传声损失，发现原该消声器在低频尤其是基频 (100～400Hz)附近消声量小.此外,中高频(1000～2 000 Hz)的消声量也不理想，针对这些不足，在外形尺寸和进出口不变的条件下改进了消声器，并利用ES2 程序对改进方案进行分析和优化，在一台普通个人微型计算机上对该消声器进行建模和仿真分析的时间约为30 分钟。

图 9 改进消声器传声损失分析与试验结果对比

图 9 为改进消声器传声损失分析与试验结果对比，试验结果测得的结果与仿真计算的结果在整个频段都吻合的很好，说明本系统得到的消声器声学特性是比较可信的。图 10 为改进前后的消声器传声损失试验结果对比，改进消声器在大部分频段内得到较大提高。

图 10 原始与改进消声器传声损失试验结果对比

将改进的消声器按照 GB/T14365-1993 标准[10]进行定置噪声测试，结果如图 11、图 12。尾管噪声在整个转速范围内减低了3～5dB(A)，怠速尾管噪声从60.5dB(A)下降到55.1dB(A)，达到了主机厂设定的目标。

图 11 定置尾管噪声测试结果

图 12 定置怠速尾管噪声测试结果

4.结论

本文以实现汽车排气消声器性能分析自动化、高效为目的，针对现有常规手段的不足。将消声器进行分解和抽象，分析了消声器流体模型建立顺序的，并利用Microsoft DirectX 为3D API，实现了消声器模型的参数化建模；利用OLE Automation 对LMS Virtual.Lab 进行二次开发，实现了消声器传声损失分析的全过程自动化、无需人工干预。应用这些研究开发的“汽车排气消声器设计分析系统”。通过企业实际开发应用，表明其在分析精度和速度上较常规手段有较大提升，对于支撑汽车排气消声器、减少工程试验成本上有重要作用。

汽车排气消声器的设计分析与其他噪声振动分析具有大量共性需求，因此可供这些分析系统的开发参考借鉴。