气流噪声试验验证-汽车排气噪声分析与控制

通过对气流噪声仿真结果分析，总共提出了 4种改进型，而其中 1号和 2号改进型能够有效抑制全穿孔膨胀腔内产生的回流湍流，为验证其真实效果，加工了样件进行气流噪声试验测试。其中 1号和2号的结构形式都是半穿孔膨胀腔，抑制效果也相近，因而只加工了 1号改进型的样件进行试验。

全穿孔膨胀腔和1号改进型样件的内部穿孔部分实物如图6.39所示。

图6.39　全穿孔膨胀腔和1号改进型内部穿孔部分实物

采用图6.35所示的气流噪声测试系统对1号改进型和全穿孔膨胀腔的气流噪声进行测试，然后对测试得到气流噪声信号进行处理，并绘制曲线进行对比分析。另外，为了方便试验结果的对比，所有试验结果曲线都经过了平滑处理。

全穿孔膨胀腔和1号改进型的远场辐射噪声的试验结果如图6.40所示。同时，为了更加清楚地显示全穿孔膨胀腔和 1号改进型的气流噪声大小对比，将其总声压级绘制出来，如图6.41所示。

气流马赫数 M=0.147时，1号改进型和全穿孔膨胀腔远场辐射噪声的试验测试结果对比如图6.42所示。

图6.40　远场气流辐射噪声的试验测试结果对比（M=0.059）

图6.41　远场气流辐射噪声总声压级对比（M=0.059）(www.xing528.com)

对比图6.42的试验结果与图6.28的仿真结果存在一些差异，即全穿孔膨胀腔和 1号改进型的中高频部分声压级低于仿真结果，但是趋势基本是一致的。原因主要是全穿孔膨胀腔和 1号改进型由于穿孔尺寸相对较小，划分的网格质量下降，使得计算结果含有较大数值误差。要获得准确的仿真结果，需要对小孔内的网格进行特殊加密处理，但加密以后的网络会极大地增加网格数量，使计算量大幅提升。

图6.42　远场气流辐射噪声的试验测试结果对比（M=0.147）

全穿孔膨胀腔和1号改进型在500 Hz以下的低频段，其气流噪声声压值高于仿真结果，而且两者之间的差异明显小于仿真结果，其原因主要有两个方面：第一，在有流情况下声音主要随气流传播，全穿孔膨胀腔和 1号改进型由于腔内穿孔管的导流作用，气流会顺畅地通过膨胀腔体，而台架系统本身产生的低频噪声也会随气流辐射出来；第二，消声室的背景噪声在低频段有较高的声压级，特别是在风机启动以后，因而会影响气流噪声的测试结果。

气流马赫数M=0.147时，全穿孔膨胀腔和1号改进型的远场辐射气流噪声总声压级见图6.43。

图6.43　远场气流辐射噪声总声压级对比（M=0.147）

从图6.40和图6.42可以看出，1号改进型的气流辐射噪声在中高频段都要小于全穿孔膨胀腔，其趋势与仿真结果一致。另外，1号改进型和全穿孔膨胀腔的尾管外气流辐射噪声的共振峰的频率存在差异，其主要原因是 1号改进型引入了内插管，改变了膨胀腔体与出口尾管形成半波长共振器的共振形式，具体的改变机理还需要进一步的深入研究。

从图6.41和图6.43可以更加明显地看出，1号改进型在所有流速下的气流噪声总声压级都要小于全穿孔膨胀腔，充分验证了本章中仿真分析结果的正确性，即半穿孔膨胀腔结构既可以有效抑制膨胀湍流也可以抑制回流湍流，其所产生的气流噪声最低，是最优的消声单元。