0 引言

交通噪声已经成为城市的主要噪声源。对于汽车本身而言，发动机噪声是汽车的主要噪声源，发动机噪声包括风扇噪声、进气噪声和排气噪声［1-2］。在减少发动机排放的同时降低排气噪声，排气净化消声器能够很好地满足以上需求。

筒式催化净化器在中小功率车用发动机中得到广泛应用。评价消声器性能的重点是在不增加排气压力损失的前提下，提高消声器的插入损失，降低排气尾管总噪声［3-5］。本文拟以筒式催化净化消声器为研究对象，通过对排气消声器的内部结构参数进行优选，并在不同转速下分别对三种不同设计方案的净化消声器进行了排气声学性能实验与仿真分析对比研究，为筒式催化净化消声器的应用优化提供理论依据。

1 模型建立与方案设计

1.1 原机模型的建立

以某柴油发动机为原型（表1为该柴油机相关参数），在该原型基础上，首先优选了三种不同的消声器结构改进方案，为评价改进方案性能，在试验台架上进行不同方案的插入损失对比试验，并根据GT-Power软件中建立的仿真模型，模拟仿真不同改进方案的尾管噪声、阶次噪声和噪声瀑布图。图1所示为原机筒式净化消声器模型。净化消声器消声单元筒体入口管直径为40mm，出口管直径为50mm；消声单元筒体长度为180mm，尾管长度为180mm，其消声筒体总成容积为10.2L。

 

表1 发动机参数

  

气缸数/冲程数排放标准排量（L）最大扭矩（N∙m）最大功率（KW）最高转速（rpm）怠速转速4/4国五2.545 280 80 3450±50 800±30

  

图1 原机筒式净化消声器模型

1.2 方案设计

消声单元筒体内管均为开孔管，在原机筒式净化消声器的基础上，分别对消声单元筒体长度、尾管长度、入口管直径和出口管直径进行改进，提出三种改进方案，表2所示为三种改进方案模型。

（1）方案1的消声单元筒体内入口管和出口管的直径均增加到60mm，消声单元筒体由原来的180mm增加到310mm，尾管长度基本不变，其消声筒体总成容积为13.2L。

设Bn={z∈Cn:|z|<1}为Cn上的开单位球，H(Bn)为开单位球Bn上全纯函数构成的函数空间，称f属于Bloch空间Β，若f∈H(Bn)，且满足

（2）方案2以原方案为基础，消声单元筒体入口管和出口管直径均与原方案相同，消声单元筒体长度也由180mm增加到410mm，尾管长度保持不变，其消声筒体总成容积为15.02L；

滑坡形成的力学机制为：动力来源为重力和裂隙水压力(图16、图17)，活动机制为滑移-拉裂[3]，对此，前人进行了大量的研究[10-13]。简要归结起来，本病害的起动过程如下：

（3）方案3的消声单元筒体内入口管和出口管直径与方案1相同，消声单元筒体长度为410mm，尾管长度基本不变，其消声筒体总成容积为15.02L。

 

表2 三种改进方案模型

  

方案 内部尺寸外部尺寸123

2 实验与仿真结果分析

2.1 插入损失试验结果与分析

使用日本福田公司VaSeraTMVS-1000动脉硬化检测仪，对所有入选老年高血压患者均进行CAVI测量。让被检者放松安静仰卧于检测床上，先将测量电极固定于患者左右两手腕处，后将心音微音测量器放置于胸骨左缘第二肋水平，再将四个箍带分别固定于两上臂和两脚踝上；连接完成后先试测一次，如提示连接正常则可进行正常测量；一般情况下先测量右侧肢体，并存储波形，结束后再对左侧肢体进行相同测量并存储波形，最后由计算机自动计算CAVI数值并给出相应报告，整个测量操作简单、无创。

以上实验结果表明：（1）相对于原方案，方案1、方案2和方案3的消声器总长均增加，导致尾管噪声低于原方案，但由于插入损失是在试验台架上测得，转速超过2200rpm以后空管噪声可能超出麦克风量程，高转速的插入损失呈现下降趋势；（2）相对于方案2而言，方案1和方案3增大了入口管和出口管的直径，低转速时，由于再生噪声较少，入口管的扩张比较小，导致方案1和方案3的插入损失小于方案2；（3）在高转速时，相对于方案2，方案1和方案3的出口管直径较大，导致气流速度降低，导致再生噪声低于方案2。

  

图2 不同方案插入损失对比

2.2 尾管噪声仿真分析

图3所示为全油门时，不同转速下，四种方案尾管噪声的仿真分析对比。由图中可以看出：（1）当转速低于1200rpm时，四种方案的尾管噪声相差不多；（2）当转速高于1200rpm时，方案1、2、3的噪声值均明显低于原方案的噪声值；（3）转速在1200rpm～2200rpm时，方案3的噪声能量相对于方案1和方案2较低，但差异不大。这主要由于：（1）转速增加导致排气流速加快，在一定程度上产生了再生噪声，导致尾管噪声呈不断上升趋势；（2）三种改进方案的消声器总长均大于原方案，导致尾管噪声低于原方案。

［参考文献］

  

图3 不同方案尾管噪声对比

2.3 阶次噪声仿真分析

噪声的阶次与转速和频率之间有对应关系，一般从噪声瀑布图可以看出噪声的阶次情况，计算阶次的公式为：，其中f为频率；K为阶次；R为转速。

综上试验分析表明，增大容积、减小消声管管径均能够降低尾管的阶次噪声，同时增大消声管管径可以降低气流再生噪声。

 

  

图4 不同方案阶次噪声对比

2.4 瀑布图分析

（4）综合插入损失、发动机台架加速尾管噪声等声学性能和降噪指标的比较，改进方案3的消声效果为最优。

anglelh1、anglerh1、anglelh2以及anglerh2四者的论域与隶属度函数设置相同。对应论域分别为ANGLELH1、ANGLERH1、ANGLELH2、ANGLERH2；论域内容均设置为{0,1,2,3}；模糊集为{Z,S,M,B}，分别对应“零”、“小”、“中”、“大”；隶属度函数种类选择为“trimf”，隶属度函数参数为[-1, 0, 1] ，[0, 1, 2] ，[1, 2, 3] ，[2, 3, 4] 。

 

表3 不同方案噪声瀑布图对比

  

噪声瀑布图原方案 方案1 方案2 方案3低频段(0～500HZ)全频段(0～5000HZ)

3 结论

（1）所有转速情况下，经改进的方案1和方案3的插入损失均优于原方案，方案1的最大插入损失达到28.11dBA，比原方案高3.1dBA；转速低于1400rpm时，方案2的插入损失均优于其余方案，最大插入损失可达30.12dBA。

（2）将发动机从怠速全油门加速到额定转速，采用三种改进方案的尾管总噪声均低于原方案，最多可降低3～5dBA。

（3）三种改进方案的二阶噪声与原方案无明显区别，但四阶噪声和六阶噪声均优于原方案；相比于原方案，改进方案的四阶噪声最大可降低5dBA，六阶噪声最大可降低15dBA，且方案3优于方案1和方案2；三种阶次的噪声主要集中于低频段，在高频段无显示。

噪声瀑布图用于观察消声尾管噪声能量大小，通过观察噪声瀑布图，能够看出不同转速下不同频率段的噪声特性，表3所示为四种方案的噪声瀑布图对比情况。由表中可以看出：（1）四种方案的二阶噪声区别不明显，方案1、方案2和方案3的四阶噪声略低于原方案、六阶噪声明显低于原方案；（2）三种阶次的噪声皆集中于低频段，在高频段无显示；（3）转速在1800rpm时，相比于原方案，三种改进方案的噪声在中高频区域出现明显分层；（4）转速在1200rpm～2200rpm时，方案3的噪声能量相对于方案1和方案2较低，但差异不大。

图4所示为不同方案阶次噪声的仿真分析对比，本文主要对比了二阶噪声、四阶噪声和六阶噪声三种。由图中可以看出：（1）不同转速下，四种方案的二阶噪声无明显区别，转速为2300rpm时，二阶噪声达到最大，方案1、2、3的二阶噪声略高于原方案；（2）转速低于1300rpm时，原方案的四阶噪声略低于其余三种方案，但差值不大；转速超过1500rpm时，原方案的四阶噪声高于其余三种方案，各方案间最大差值不超过5dBA，而三种改进方案中，方案3的四阶噪声略低于方案1和方案2；（3）转速为2400rpm时，四种方案的六阶噪声达到峰值，原方案的六阶噪声峰值比方案1、2、3的峰值高10～15dBA，同时方案3的六阶噪声低于方案1和方案2。

图2所示为全油门时，不同转速情况下，4种方案的插入损失实验结果的对比。由图中可以看出：（1）转速增加，不同方案的插入损失均呈现出先升后降的趋势，原方案最大插入损失为25.01dBA；（2）所有转速情况下，方案1和方案3的插入损失结果均优于原方案，方案1的最大插入损失为28.11 dBA，方案3的最大插入损失为29.32dBA，随着转速增加，优势逐渐减小；（3）转速低于1400rpm时，方案2的插入损失优势大于方案1、方案3和原方案，最大插入损失可达30.12dBA；转速在1400rpm～2300rpm时，方案2的插入损失逐渐下降，低于方案1和方案3，但仍高于原方案；转速超过2300rpm时，方案2的插入损失快速下降，低于原方案。

［本刊讯］2012年上海市护理学会团体与个人会费缴纳工作已于本月启动。入会人员需将“会员信息一览表”按样张格式采用Excel电子文档统一录入信息，并在缴纳会费时将电子版与纸质打印版会员信息一并上交备案。集中办理时间:2012年3月27日—28日上午9:00—11:00，下午1:30—3:30，地点:上海市胶州路358弄1号605室。凡交纳2012年个人会费者可享受会员免费讲座2次。逾期未缴纳者，请于2012年4月1日—4月30日内每周二至上海市护理学会(北京西路1623号203室)办理。咨询电话:021－62580348。

4）由于输入图像存在噪声，会损坏某些脊、谷的结构，所以估计的局部脊线方向θ（i，j）可能并不总是正确的。可以使用低通滤波器来修正错误的局部脊线方向，但前提是需要将方向场转换为连续的矢量场，其定义公式如下：

［1］ 侯荣，王武林.小型柴油机的排放及控制技术［J］.廊坊师范学院学报（自然科学版），2014 ，14（2）：41-43.

但学界也有不同看法。朱刚《论秦观贤良进策》[2]45-59详细考证秦观应贤良科史实，得出秦观参与的这次贤良举士本身就是党争的表现，秦观进策的政见也不出党争的范畴。从文学性方面看，秦观策论注重文章之纤巧，寻思、布置的功夫非同一般,但也有过于注重法度，为文缺少变化之蔽。俞志荣的《秦观诗文研究》(杭州师范大学2016年硕士学位论文)中认为“每一部分的程式体格都有严格的规定，秦观的策论价值正在于此”“其策论并没有学界普遍认可的‘可资庙谋’的实际功用”，得出学界目前对“秦观策论的现实价值有所夸大，并过于理想化了”的结论。

［2］ 中国内燃机工业协会，《中国内燃机工业年鉴》编委会.中国内燃机工业年鉴［M］.上海：上海交通大学出版社，2012：35-36.

［3］ 刘胜吉，曾瑾瑾，王建，等.单缸柴油机一体式净化消声器设计与性能试验［J］.农业工程学报，2016，32（9）：60-66.

［4］ 赵开琦，江国和，王志刚.一体式排气净化消声器消声性能分析［J］.噪声与振动控制，2014，34（5）：219-222.

［5］ 毕嵘，刘正士，陆益民，等.多穿孔板阻性消声器的声学特性研究［J］.振动工程学报，2011，24（5）：568-572.