汽車排氣系統(tǒng)噪音源

汽車噪聲源包括空氣動力噪聲、沖擊噪聲、輻射噪聲和氣流摩擦噪聲。

1. 空氣動力噪聲: 發(fā)動機(jī)在運動的時候產(chǎn)生聲音。這個聲音在排氣管道中傳播而形成空氣動力噪聲。在管道中的這股氣流是穩(wěn)定的?？諝鈩恿υ肼暼Q于排氣管道的直徑。在一定的氣流量時,直徑越大,空氣動力噪聲就越穩(wěn)定?？諝鈩恿υ肼暤拇笮∪Q于排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。在排氣系統(tǒng)中,純粹的聲學(xué)設(shè)計就是針對這類噪聲的。

2. 沖擊噪聲: 排氣管道中不穩(wěn)定的氣流會對管道產(chǎn)生沖擊,從而形成沖擊噪聲。比如,排氣多支管彎曲段的弧度太小,發(fā)動機(jī)出來的氣流會對它產(chǎn)生強烈的沖擊,從而發(fā)出“砰、砰”的沖擊噪聲。在管道截面積突然變化的時候,也會產(chǎn)生沖擊噪聲。加大管道的過渡圓弧和漸進(jìn)地改變結(jié)構(gòu)的變截面積是減小沖擊噪聲的途徑。

3.輻射噪聲: 當(dāng)一個振動體與流體接觸的時候,就會推動流體運動而產(chǎn)生聲音。麥克風(fēng)傳聲就是這樣。排氣系統(tǒng)的管道和消音元件被機(jī)械振動激勵或者受內(nèi)部流體壓力波動引起振動,這些被激勵的結(jié)構(gòu)對外將聲音輻射出去,形成了輻射噪聲。

在排氣系統(tǒng)中,輻射噪聲源來自三方面:

第一是機(jī)械振動。發(fā)動機(jī)會帶動整個排氣系統(tǒng)振動,車體的振動也會通過掛鉤傳遞給排氣系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)中有很多薄板,如消音器的外殼、催化器的外殼、管道的外殼等等。一旦這些薄板被激起振動,就會對外輻射噪聲。

第二是穩(wěn)定的空氣氣流。這種穩(wěn)定的氣流會對薄板結(jié)構(gòu)施加穩(wěn)定脈動力,從而激起板的振動,并輻射噪聲。

第三種是不穩(wěn)定氣流。當(dāng)管道中的氣流速度非常高的時候,在管壁附近就會形成紊流。這股紊流不斷沖擊薄板產(chǎn)生輻射噪聲。輻射噪聲的大小取決于這些板結(jié)構(gòu)的幾何尺寸、結(jié)構(gòu)形狀、剛度等。輻射噪聲的頻率與薄板結(jié)構(gòu)振動的頻率是一致的。消音元件輻射的聲音頻率一般比較低,而管道輻射的頻率一般比較高,因為管道的剛度比消音元件的剛度高。

解決輻射噪聲的途徑有兩個:

一是減少流體聲波的擾動;

二是改變結(jié)構(gòu)的特征,如質(zhì)量、剛度和阻尼等。

4. 氣流摩擦噪聲: 當(dāng)管道中氣體流動速度非常高的時候,流體與管壁之間產(chǎn)生摩擦,一方面形成紊流,擾動板振動并產(chǎn)生輻射噪聲,另一方面當(dāng)氣流傳到尾管時對外發(fā)出巨大的噪聲,這就是氣流摩擦噪聲。降低摩擦噪聲的辦法有:減小氣體的流動速度,增加管道的截面積,使得管壁盡可能地光滑,避免管道中的突然轉(zhuǎn)彎,在排氣管口避免障礙物體,使用吸聲材料。