專利名稱：獲取汽車排氣系統(tǒng)輻射噪聲參數(shù)及曲線的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車工程的技術(shù)領(lǐng)域，涉及汽車工程中的噪聲模擬、預(yù)測(cè)、分析和計(jì)算 的技術(shù)，更具體地說，本發(fā)明涉及一種獲取汽車排氣系統(tǒng)輻射噪聲參數(shù)及曲線的方法。
背景技術(shù)：
汽車排氣系統(tǒng)一般是指從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣多支管到排氣尾管各個(gè)部件的組合。排氣系 統(tǒng)一般包括三元催化器、柔性管、前置消聲器、后置消聲器、中間連接管、尾管、法蘭、掛鉤、 掛鉤隔振器等部件。排氣系統(tǒng)的管道和消聲元件被機(jī)械振動(dòng)激勵(lì)，或者受內(nèi)部流體壓力波動(dòng)引起振 動(dòng)，這些被激勵(lì)的結(jié)構(gòu)對(duì)外將聲音輻射出去，形成了輻射噪聲。由于排氣系統(tǒng)一端通過排氣 多支管與發(fā)動(dòng)機(jī)相連，發(fā)動(dòng)機(jī)是最主要的激振源，它會(huì)帶動(dòng)整個(gè)排氣系統(tǒng)的振動(dòng)。排氣系統(tǒng) 中有很多薄板，如消聲器的外殼、催化器的外殼和管道外殼等。一旦這些薄板被激起振動(dòng)， 就會(huì)對(duì)外輻射噪聲；另一方面排氣系統(tǒng)內(nèi)的氣流對(duì)薄板產(chǎn)生的脈動(dòng)力，均會(huì)引起輻射噪聲。汽車排氣系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲是整車NVH性能的重要表現(xiàn)部分。而且其使用的可 靠性也需要有充分的保證。由于排氣系統(tǒng)是汽車中最主要的振動(dòng)源之一，而輻射噪聲又是 排氣系統(tǒng)重要的噪聲源，因此如何減小排氣系統(tǒng)的輻射噪聲對(duì)整車NVH性能的提升非常重 要。以往的計(jì)算對(duì)排氣系統(tǒng)的輻射噪聲沒有足夠的重視，或者沒有很好的方法，目前 主要依據(jù)排氣系統(tǒng)的模態(tài)結(jié)果及經(jīng)驗(yàn)來判斷其輻射噪聲影響，局限性很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種獲取汽車排氣系統(tǒng)輻射噪聲參數(shù)及曲線的方 法，其目的是對(duì)排氣系統(tǒng)的輻射噪聲進(jìn)行計(jì)算和預(yù)測(cè)，為后續(xù)排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化奠定基礎(chǔ)， 從而使排氣系統(tǒng)達(dá)到較理想的NVH性能。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為本發(fā)明所提供的獲取汽車排氣系統(tǒng)輻射噪聲參數(shù)及曲線的方法包括A、建立排氣系統(tǒng)流體模型、結(jié)構(gòu)模型及流體——結(jié)構(gòu)耦合模型；B、測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)響應(yīng)曲線；C、輻射噪聲計(jì)算。在以上所述的A中所述的流體模型均采用六面體單元模擬，單元大小保證每波長(zhǎng)六節(jié)點(diǎn)原則，前后 消音器內(nèi)部流體網(wǎng)格要求其擋板和內(nèi)部管道的網(wǎng)格與流體的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)對(duì)齊，但不重合；所述的結(jié)構(gòu)模型采用殼單元模擬，其大小與流體網(wǎng)格相對(duì)應(yīng)；焊縫采用RBE2連 接；三元催化裝置及前、后消聲器通過調(diào)整材料密度的方法，將其質(zhì)量平均分配到外殼上； 所述的結(jié)構(gòu)模型還應(yīng)包括動(dòng)力總成和懸置系統(tǒng)，將所述的動(dòng)力總成抽象成具有集中質(zhì)量和 慣性參數(shù)的剛體；將所述的懸置系統(tǒng)抽象成具有靜剛度的bush單元；各個(gè)零件之間用RBE2單元進(jìn)行連接；所述的流體——結(jié)構(gòu)耦合模型通過軟件實(shí)現(xiàn)，耦合后的模型考慮排氣系統(tǒng)中流體 對(duì)聲場(chǎng)的影響。在以上所述的B中應(yīng)用實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)響應(yīng)曲線，并通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換導(dǎo)入到計(jì)算軟件中，并將該 激勵(lì)加在流體——結(jié)構(gòu)耦合模型中的動(dòng)力總成質(zhì)心位置，作為激勵(lì)的輸入點(diǎn)，輸出位置選 取吊掛與車身側(cè)的連接點(diǎn)。在以上所述的C中應(yīng)用動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)排氣系統(tǒng)進(jìn)行模態(tài)計(jì)算，輸入到計(jì)算軟件中，并應(yīng)用計(jì)算軟件 的Structrue模塊對(duì)排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)響應(yīng)分析，響應(yīng)點(diǎn)選取在模型吊掛 位置；應(yīng)用該計(jì)算軟件中的Acoustic模塊進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算其聲壓響應(yīng)；聲源即為 所述的軟件計(jì)算得到的發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)響應(yīng)，模型為排氣系統(tǒng)流體——結(jié)構(gòu)耦合模型，按 IS03744-1994選取標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)點(diǎn)，模擬20個(gè)麥克，測(cè)試排氣系統(tǒng)的輻射噪聲；通過計(jì)算得到得 聲壓響應(yīng)結(jié)果，通過云圖或曲線的形式查看排氣系統(tǒng)輻射聲場(chǎng)分布情況或20個(gè)麥克所處 不同位置得到的聲壓結(jié)果曲線。以上所述的計(jì)算軟件為L(zhǎng)MS. Virtual, lab。以上所述的動(dòng)力學(xué)軟件為Nastran。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，對(duì)排氣系統(tǒng)的輻射噪聲進(jìn)行計(jì)算和預(yù)測(cè)，為后續(xù)排氣 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化奠定基礎(chǔ)，從而使排氣系統(tǒng)達(dá)到較理想的NVH性能，克服了現(xiàn)有技術(shù)中依據(jù) 排氣系統(tǒng)模態(tài)結(jié)果或經(jīng)驗(yàn)判斷其聲場(chǎng)情況的局限性。


下面對(duì)本說明書各幅附圖所表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡(jiǎn)要說明圖1為本發(fā)明的排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有限元模型示意圖；圖2為本發(fā)明的場(chǎng)點(diǎn)響應(yīng)曲線示意圖。圖1中的標(biāo)記為1、動(dòng)力總成簡(jiǎn)易模型，2、主催化器，3、前消聲器，4、后消聲器。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì) 本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。本發(fā)明提供的獲取汽車排氣系統(tǒng)輻射噪聲參數(shù)及曲線的方法，包括1、建立排氣系統(tǒng)流體模型、結(jié)構(gòu)模型及流體——結(jié)構(gòu)耦合模型；2、測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)響應(yīng)曲線；3、輻射噪聲計(jì)算。本發(fā)明對(duì)排氣系統(tǒng)的輻射噪聲進(jìn)行計(jì)算和預(yù)測(cè)，為后續(xù)排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化奠定基 礎(chǔ)，從而使排氣系統(tǒng)達(dá)到較理想的NVH性能。具體實(shí)施如下CN 102128675 A
說明書
3/4頁1、建立排氣系統(tǒng)流體模型、結(jié)構(gòu)模型及流體——結(jié)構(gòu)耦合模型。如圖1所示，本發(fā)明的模型包括動(dòng)力總成簡(jiǎn)易模型1、主催化器2、前消聲器3和后 消聲器4.排氣系統(tǒng)的流體模型均采用六面體單元模擬，單元大小保證每波長(zhǎng)六節(jié)點(diǎn)原則， 前后消音器內(nèi)部流體網(wǎng)格要求其擋板和內(nèi)部管道的網(wǎng)格與流體的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)對(duì)齊，但不重
I=I O對(duì)于排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型，主要采用殼單元模擬，其大小最好與流體網(wǎng)格相對(duì)應(yīng)， 便于后續(xù)生成流體-結(jié)構(gòu)耦合模型。焊縫采用RBE2連接。三元催化裝置，前、后消聲器通 過調(diào)整材料密度的方法，將其質(zhì)量平均分配其外殼上。此外結(jié)構(gòu)模型還應(yīng)包括動(dòng)力總成和 懸置系統(tǒng)，由于其外形的復(fù)雜性，將動(dòng)力總成抽象成具有集中質(zhì)量和慣性參數(shù)的剛體，懸置 系統(tǒng)抽象成具有靜剛度的bush單元，各個(gè)零件之間用RBE2單元進(jìn)行連接。如圖1所示。 Bush模擬的是懸置系統(tǒng)中橡膠的剛度。以上所述的焊縫指的是吊鉤與排氣系統(tǒng)之間的焊縫，RBE2連接的定義為RBE2單 元代表一種剛性連接，可以模擬焊接形式或剛體的連接方式。流體——結(jié)構(gòu)耦合的概念就是將流體與結(jié)構(gòu)進(jìn)行耦合，流體就是空氣聲場(chǎng)。流 體——結(jié)構(gòu)耦合模型主要通過軟件如LMS. Virtual. Iab實(shí)現(xiàn)，耦合后的模型考慮了排氣系 統(tǒng)中流體對(duì)聲場(chǎng)的影響。LMS Virtual. Lab是世界上第一個(gè)功能品質(zhì)工程集成解決方案，用于振動(dòng)、噪 聲、平順性與操縱穩(wěn)定性、舒適性、安全性、碰撞、耐久性以及其它關(guān)鍵屬性的分析。LMS Virtual. Lab是一個(gè)開放的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了與CAD、CAE和試驗(yàn)的無縫連接，為多學(xué)科設(shè)計(jì)分析 提供一切所需的工具，從而更快地為市場(chǎng)提供更好的產(chǎn)品。2、測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)響應(yīng)曲線。應(yīng)用實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)響應(yīng)曲線，并通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換如excel格式導(dǎo)入到計(jì)算軟 件如LMS. Virtual. Iab中，并將該激勵(lì)加在流體——結(jié)構(gòu)耦合模型中的動(dòng)力總成質(zhì)心位置 做為激勵(lì)的輸入點(diǎn)，輸出位置通常選取吊掛與車身側(cè)的連接點(diǎn)。3、輻射噪聲計(jì)算。應(yīng)用動(dòng)力學(xué)軟件如Nastran對(duì)排氣系統(tǒng)進(jìn)行模態(tài)計(jì)算，輸入到LMS. Virtual. Iab 軟件中，并應(yīng)用該軟件的Structrue模塊對(duì)排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)響應(yīng)分析， 響應(yīng)點(diǎn)選取在模型吊掛位置。其算法是采用nastran中的101求解器，即自由模態(tài)的計(jì)算，計(jì)算結(jié)果直接導(dǎo)入到 了 vl軟件中。激勵(lì)采用的是常規(guī)的隨機(jī)振動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)激振，分析結(jié)果是排氣吊掛點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)。應(yīng)用LMS. Virtual. Iab軟件中的Acoustic模塊進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算其聲壓響應(yīng)。聲源 即為上述中計(jì)算得到的發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)響應(yīng)，模型為排氣系統(tǒng)流體-結(jié)構(gòu)耦合模型，選取標(biāo)準(zhǔn) 場(chǎng)點(diǎn)(IS03744-1994)模擬20個(gè)麥克，測(cè)試排氣系統(tǒng)的輻射噪聲。通過計(jì)算得到得聲壓響 應(yīng)結(jié)果可以通過云圖或曲線的形式查看排氣系統(tǒng)輻射聲場(chǎng)分布情況或20個(gè)麥克所處不同 位置得到的聲壓結(jié)果曲線。如圖2所示。該曲線橫坐標(biāo)是頻率hz，縱坐標(biāo)是加速度響應(yīng)N/ m2，曲線主要是反映吊掛被激勵(lì)后向地板傳遞的振動(dòng)情況，峰值就表示該吊掛處振動(dòng)強(qiáng)烈。綜上所述，本發(fā)明提供了一種預(yù)測(cè)排氣系統(tǒng)輻射噪聲的方法，首先建立排氣系統(tǒng)流體模型及流體-結(jié)構(gòu)耦合模型，其中排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型考慮了動(dòng)力總成和懸置的影響， 流體——結(jié)構(gòu)耦合模型考慮了排氣中流體的影響；通過測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)作為系統(tǒng)的聲源， 選取ISO標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)點(diǎn)模擬20個(gè)不同位置的麥克，作為系統(tǒng)的輸出。應(yīng)用軟件LMS. Virtual. Iab軟件中的Acoustic模塊進(jìn)行聲場(chǎng)響應(yīng)計(jì)算。 上面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制， 只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā) 明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種獲取汽車排氣系統(tǒng)輻射噪聲參數(shù)及曲線的方法，其特征在于所述的方法包括A、建立排氣系統(tǒng)流體模型、結(jié)構(gòu)模型及流體——結(jié)構(gòu)耦合模型；B、測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)響應(yīng)曲線；C、輻射噪聲計(jì)算。
2.按照權(quán)利要求1所述的獲取汽車排氣系統(tǒng)輻射噪聲參數(shù)及曲線的方法，其特征是在 所述的A中所述的流體模型均采用六面體單元模擬，單元大小保證每波長(zhǎng)六節(jié)點(diǎn)原則，前后消音 器內(nèi)部流體網(wǎng)格要求其擋板和內(nèi)部管道的網(wǎng)格與流體的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)對(duì)齊，但不重合；所述的結(jié)構(gòu)模型采用殼單元模擬，其大小與流體網(wǎng)格相對(duì)應(yīng)；焊縫采用RBE2連接；三 元催化裝置及前、后消聲器通過調(diào)整材料密度的方法，將其質(zhì)量平均分配到外殼上；所述的 結(jié)構(gòu)模型還應(yīng)包括動(dòng)力總成和懸置系統(tǒng)，將所述的動(dòng)力總成抽象成具有集中質(zhì)量和慣性參 數(shù)的剛體；將所述的懸置系統(tǒng)抽象成具有靜剛度的bush單元；各個(gè)零件之間用RBE2單元 進(jìn)行連接；所述的流體——結(jié)構(gòu)耦合模型通過軟件實(shí)現(xiàn)，耦合后的模型考慮排氣系統(tǒng)中流體對(duì)聲 場(chǎng)的影響。
3.按照權(quán)利要求2所述的獲取汽車排氣系統(tǒng)輻射噪聲參數(shù)及曲線的方法，其特征是在 所述的B中應(yīng)用實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)響應(yīng)曲線，并通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換導(dǎo)入到計(jì)算軟件中，并將該激勵(lì) 加在流體——結(jié)構(gòu)耦合模型中的動(dòng)力總成質(zhì)心位置，作為激勵(lì)的輸入點(diǎn)，輸出位置選取吊 掛與車身側(cè)的連接點(diǎn)。
4.按照權(quán)利要求3所述的獲取汽車排氣系統(tǒng)輻射噪聲參數(shù)及曲線的方法，其特征是在 所述的C中應(yīng)用動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)排氣系統(tǒng)進(jìn)行模態(tài)計(jì)算，輸入到計(jì)算軟件中，并應(yīng)用計(jì)算軟件的 Structrue模塊對(duì)排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)響應(yīng)分析，響應(yīng)點(diǎn)選取在模型吊掛位 置；應(yīng)用該計(jì)算軟件中的Acoustic模塊進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算其聲壓響應(yīng)；聲源即為所述的軟件 計(jì)算得到的發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)響應(yīng)，模型為排氣系統(tǒng)流體——結(jié)構(gòu)耦合模型，按IS03744-1994選 取標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)點(diǎn)，模擬20個(gè)麥克，測(cè)試排氣系統(tǒng)的輻射噪聲；通過計(jì)算得到得聲壓響應(yīng)結(jié)果，通 過云圖或曲線的形式查看排氣系統(tǒng)輻射聲場(chǎng)分布情況或20個(gè)麥克所處不同位置得到的聲 壓結(jié)果曲線。
5.按照權(quán)利要求3或4所述的獲取汽車排氣系統(tǒng)輻射噪聲參數(shù)及曲線的方法，其特征 在于所述的計(jì)算軟件為L(zhǎng)MS. Virtual, lab。
6.按照權(quán)利要求4所述的獲取汽車排氣系統(tǒng)輻射噪聲參數(shù)及曲線的方法，其特征在 于所述的動(dòng)力學(xué)軟件為Nastran。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種獲取汽車排氣系統(tǒng)輻射噪聲參數(shù)及曲線的方法，包括A、建立排氣系統(tǒng)流體模型、結(jié)構(gòu)模型及流體——結(jié)構(gòu)耦合模型；B、測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)響應(yīng)曲線；C、輻射噪聲計(jì)算。采用上述技術(shù)方案，對(duì)排氣系統(tǒng)的輻射噪聲進(jìn)行計(jì)算和預(yù)測(cè)，為后續(xù)排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化奠定基礎(chǔ)，從而使排氣系統(tǒng)達(dá)到較理想的NVH性能，克服了現(xiàn)有技術(shù)中依據(jù)排氣系統(tǒng)模態(tài)結(jié)果或經(jīng)驗(yàn)判斷其聲場(chǎng)情況的局限性。
文檔編號(hào)G01H17/00GK102128675SQ20101059832
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者李燕, 楊晉, 田冠男 申請(qǐng)人:奇瑞汽車股份有限公司