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汽车涡轮增压系统泄压噪声分析及控制

杨亮 彭川 李沛然 张晋源 杨洋 褚志刚

杨亮, 彭川, 李沛然, 张晋源, 杨洋, 褚志刚. 汽车涡轮增压系统泄压噪声分析及控制[J]. 机械工程学报, 2022, 58(24): 223-232. doi: 10.3901/JME.2022.24.223
引用本文: 杨亮, 彭川, 李沛然, 张晋源, 杨洋, 褚志刚. 汽车涡轮增压系统泄压噪声分析及控制[J]. 机械工程学报, 2022, 58(24): 223-232. doi: 10.3901/JME.2022.24.223
YANG Liang, PENG Chuan, LI Peiran, ZHANG Jinyuan, YANG Yang, CHU Zhigang. Analysis and Control on Pressure Relief Noise of Automobile Turbocharging System[J]. JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING, 2022, 58(24): 223-232. doi: 10.3901/JME.2022.24.223
Citation: YANG Liang, PENG Chuan, LI Peiran, ZHANG Jinyuan, YANG Yang, CHU Zhigang. Analysis and Control on Pressure Relief Noise of Automobile Turbocharging System[J]. JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING, 2022, 58(24): 223-232. doi: 10.3901/JME.2022.24.223

汽车涡轮增压系统泄压噪声分析及控制

doi: 10.3901/JME.2022.24.223
基金项目: 

重庆市教育委员会科学技术研究项目 KJQN202103206

汽车振动噪声和安全技术国家重点实验室开放基金资助项目 NVHSKL-202002

详细信息
    作者简介:

    杨亮, 男, 1981年出生, 博士研究生, 研究员级高级工程师。主要研究方向为汽车噪声振动分析与控制技术。E-mail: yangliang2@changan.com.cn

    彭川, 男, 1995年出生, 硕士, 助理工程师。主要研究方向为汽车振动噪声分析与控制技术。E-mail: 201834131034@cqu.edu.cn

    通讯作者:

    褚志刚(通信作者), 男, 1978年出生, 博士, 教授, 博士研究生导师。主要研究方向为汽车振动噪声分析与控制技术。E-mail: zgchu@cqu.edu.cn

  • 中图分类号: U464

Analysis and Control on Pressure Relief Noise of Automobile Turbocharging System

  • 摘要: 涡轮增压系统在改善汽车动力性和燃油经济性的同时也带来了严重的噪声问题。为控制汽车涡轮增压系统泄压噪声,综合运用计算气动声学方法和动网格技术,分析泄压工况下泄压阀的准稳态响应和涡轮增压系统的瞬态响应,并结合宽带噪声源模型和声类比方法获取涡轮增压系统泄压噪声特性,揭示汽车涡轮增压器连续瞬变工况下泄压噪声的产生原因,明确泄压噪声强度与进气质量流量的关联。泄压噪声主要由壁面涡脱效应引起,呈现宽频特征,且声源强度随质量流量减小而降低。鉴于此,提出通过改进泄压阀结构进行进气质量流量控制进而实现泄压噪声控制,并对泄压阀结构进行改进设计。仿真分析结果表明改进后强声源区域明显减少,总声压级平均降低约24 dB,泄压噪声得到有效控制。改进样件装车试验亦验证控制措施的有效性。该研究为涡轮增压系统泄压噪声分析与控制这一行业难题的解决提供有益参考。

     

    涡轮增压系统在改善汽车动力性和燃油经济性的同时也带来了严重的噪声问题。为控制汽车涡轮增压系统泄压噪声,综合运用计算气动声学方法和动网格技术,分析泄压工况下泄压阀的准稳态响应和涡轮增压系统的瞬态响应,并结合宽带噪声源模型和声类比方法获取涡轮增压系统泄压噪声特性,揭示汽车涡轮增压器连续瞬变工况下泄压噪声的产生原因,明确泄压噪声强度与进气质量流量的关联。泄压噪声主要由壁面涡脱效应引起,呈现宽频特征,且声源强度随质量流量减小而降低。鉴于此,提出通过改进泄压阀结构进行进气质量流量控制进而实现泄压噪声控制,并对泄压阀结构进行改进设计。仿真分析结果表明改进后强声源区域明显减少,总声压级平均降低约24 dB,泄压噪声得到有效控制。改进样件装车试验亦验证控制措施的有效性。该研究为涡轮增压系统泄压噪声分析与控制这一行业难题的解决提供有益参考。
  • 图  涡轮增压器泄压阀

    图  出口参数随网格尺寸的变化曲线

    图  不同工况条件下质量流量

    图  流场特征提取示意图

    图  内部流场数据与位置关系

    图  截面速度云图

    图  涡量等势面图

    图  声功率级云图

    图  各开度速度流线图

    图  10  瞬态响应分析模型及边界条件

    图  11  泄压阀出口压力脉动

    图  12  泄压噪声特性

    图  13  改进前后的流道对比

    (a) 改进前(b) 改进后

    图  14  改进前后的结构参数对比

    图  15  改进前后的流场特性对比

    图  16  改进后的声功率级云图

    图  17  改进后的泄压噪声特性

    图  18  改进样件及整车试验现场

    图  19  试验结果

    表  1  参数取值

    参数 工况1 工况2 工况3
    实际排放压力Pd/MPa 0.13 0.18 0.23
    最小流道面积A/mm2 59.7~226.9 59.7~226.9 59.7~226.9
    函数C 2.7 2.7 2.7
    比体积V/(m3/kg) 0.843 0.655 0.522
    排量修正系数Kb 0.88 0.99 1.00
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-03-01
  • 修回日期:  2022-07-25
  • 网络出版日期:  2024-03-07
  • 刊出日期:  2022-12-20

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