Badania wybranych struktur tłumików układów wydechowych w środowisku Study selected structures of exhaust systems mufflers in AVL environment

Pełen tekst

(1)PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ z. 112. Transport. 2016. &'(

(2) ! ) . 4 )] 4]{ 1_31_ 19_$3x) _39 x) )]*{6)]{ ) 566)3_ AVL G' dostarczono: czerwiec 2016. Streszczenie:

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9) $

(10) '

(11)

(12) F

(13) $ -

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

(21) pakiecie obliczeniowym CFD (Computer Fluid Dynamics), mianowicie AVL AST. Dokonano ?

(22)

(23)

(24) 1- '? $ #

(25) !

(26) !

(27) . 1. )1 C

(28)

(29) #

(30) &

(31)

(32) # &! ' $

(33) !

(34)

(35)

(36) [8] mamy do czynienia z jednej

(37) . '

(38) #

(39) ' ' &! # &

(40) F . !

(41) '

(42)

(43) (np. poprzez zmian'

(44) &

(45) $

(46)

(47) '" " '

(48)

(49)

(50) '

(51)

(52) !

(53) !

(54)

(55)

(56) $ Podstawowym celem maszyn fluidalnych jest realizacja procesów transportu i przetwa . [4]$

(57)

(58)

(59) ? $ jest z ich podstawowymi funkcjami, którymi oprócz zapewnienia poprawnej pracy silnika

(60)

(61)

(62) ! ? .

(63) $-

(64) ! 'uje odprowadzanie

(65) $ /

(66)

(67) .

(68) 102. * ( .

(69)

(70)

(71)

(72)

(73) [6], [7]$ .

(74) y ograniczania

(75) $ :

(76)

(77)

(78) ? F '

(79)

(80) '!

(81)

(82) ?

(83)

(84)

(85) $ wiedniej konstrukcji determinuje nie tylko skuteczne ograniczanie emisji akustycznej do ! ?

(86) ' $ ? F ?

(87) , ale tylko

(88) ' F tyczne zastosowanie w pojazdach produkowanych seryjnie. ?

(89)

(90)

(91)

(92) trach. -? ? F

(93)

(94)

(95) ?.

(96) '

(97) energii akustycznej.

(98) '

(99)

(100)

(101) " '

(102) .

(103) [10]!

(104) ! wymusza prz ,

(105)

(106)

(107) 9]. @'

(108)

(109) [15]. Normatywne ograniczenie dopuszcz

(110)

(111) !

(112) drogowych

(113)

(114) [3], [14]. W systemie silnik -

(115) ? ? F? transportowanej #

(116) !

(117)

(118) !

(119)

(120) !

(121) &!

(122)

(123)

(124)

(125) ' $ ?

(126) ? F

(127)

(128)

(129)

(130) F zeprowadze

(131)

(132)

(133) $

(134)

(135)

(136)

(137)

(138) ' ?

(139)

(140)

(141) $

(142) [5] dokonano anali

(143)

(144)

(145)

(146) , w tym mo

(147) $

(148)

(149)

(150) ! !

(151) ! p'

(152) '

(153) $ C '

(154)

(155)

(156) !

(157) ?

(158) H> - Stokesa lub Eulera [11], co z kolei wymusza zastosowanie metod nume

(159)

(160)

(161) . W artykule

(162) '

(163)

(164)

(165) $ |

(166) F

(167) ?

(168)

(169)

(170) (przy ?

(171) nastawach). -

(172)

(173)

(174)

(175)

(176)

(177) ' konstrukcji oparto na specjalistycznym pakiecie obliczeniowym CFD (Computer Fluid Dynamics) - AVL AST, dedykowanym zastosowaniom motoryzacyjnym..

(178) :

(179)

(180)

(181) *Á0. 103. 2. _39 6 1_31_.* *&_/6) 4*

(182) o strukturze regulowanej ze zmiennym roz

(183) (rys. 1). C ?

(184) ? ' '

(185)

(186)

(187) '? $ gazów [13] zmiany ' . . #

(188) & $ $ ?

(189)

(190) .

(191)

(192) $ Z punktu widzenia analizy energii akustycznej [2], [12] mamy do czynienia ze zmianami m.in.

(193)

(194)

(195) ! ?'

(196) $ W efekcie energia

(197)

(198)

(199) ?F '

(200) wego -

(201)

(202)

(203)

(204)

(205) ?

(206) $

(207)

(208) tych zaliczamy np. wszelkie zmiany przekroju i innych parametrów geometrycznych np.

(209) czy wylotowych.

(210)

(211) .

(212) . W efekcie

(213) regulowanej

(214) F '? $. D. xl d. d. x xr L Rys. 1. , . W tablicy z ' tów regulowanych. Przy doborze parametrów poszczególnych elementów proponowanej

(215) '

(216)

(217)

(218)

(219)

(220)

(221) !

(222)

(223) !

(224) ? ary ?

(225) $ |

(226)

(227)

(228) '

(229) ' #&!

(230) ' #&! F #0&$ Ferzenia

(231) #Dr&! F '

(232)

(233) (xl)$ F

(234) ÃD

(235)

(236) ?

(237) '

(238) ..

(239) 104. * ( . Tablica 1 2

(240) 2 xa[mm]. xl[mm]. 'x d xr d 100. 10 d xl L. x[mm]. 0 'x 100. d[mm]. D[mm]. L[mm]. 51. 130. 110. 3. MODEL SYSTEMU SILNIK - _39 )]*{6)] - -

(241) , jak wspo ' ! *Á0*,)#*>

(242) , )& '

(243)

(244)

(245) *Á0 BOOST. * F .

(246)

(247) modelu ' .

(248)

(249) (np. katalizatora). Na rys. 2 przedstawiono zbudowany model

(250) .. Rys. 2$- -

(251) . W modelu ' '

(252)

(253) O F

(254) #

(255) ' F G& – 750 mm, F

(256) #

(257) ' F G& – 450 mm. W tablicy 2 przedstawiono wybrane parametry #

(258) & brzegowe(SB) '

(259) '

(260)

(261)

(262) $ ' ? ! ?

(263)

(264) '

(265)

(266)

(267)

(268) '

(269) $ Impuls ten

(270) ' ?. ' F ? F?

(271)

(272) Macha (M). G

(273)

(274) . ?

(275) #* &$.

(276) :

(277)

(278)

(279) *Á0. 105. Tablica 2 Wybrane parametry odniesienia i warunki brzegowe 0+ obrotowa n [rpm]. M [-]. A/F. + p [MPa]. Temperatura T [o C]. 1000,0. 0,01. 14,5. 0,1013. 20,85. 4. 4 _39 _ – 4 /. 19_$*4. PRZENOSZENIA Przeprowadzone

(280) '

(281) F m.in

(282)

(283) '

(284)

(285) w

(286) przekrojach systemu silnik -

(287) , ?

(288)

(289)

(290) $ Wyznaczone parametry akustyczne ?

(291) '

(292)

(293) erzenia. Tablica 3 Wybrane przypadki regulacji +# Regulacja. xr [mm]. xl [mm]. x [mm]. 1. 10. 100. 10. 2. 20. 90. 10. 3. 30. 80. 10. 4. 40. 70. 10. 5. 50. 60. 10. 6. 60. 50. 10. 7. 70. 40. 10. 8. 80. 30. 10. 9. 90. 20. 10. 10. 100. 10. 10. 11. 0. 110. 0.

(294) 106. * ( . Zmian'

(295) -

(296) ? O xr (i 1) r k'x. xr (i ). (1). gdzie

(297) ' , minimalnej

(298)

(299) $ W tablicy 3 przedstawiono przypadki dla wybranych

(300)

(301)

(302)

(303)

(304) $

(305) '

(306)

(307)

(308)

(309) '?

(310) ?

(311) " 1][2]. W pracy, do anal

(312) .

(313) ! "

(314) !

(315) TL(z ang. Transmission Loss). ) ?

(316) '

(317)

(318) " '

(319) Wwej Wwyj [2]: TL 10 log. Wwej Wwyj. (2). Poziom mocy akustycznej w przekroju A ? F '

(320) O Wi. p2. ³ 2 Uc dA. (3). A. gdzie: p - amplituda

(321) , - ' F ! c - ' F" '$. * '

(322) '

(323) 0÷5000Hz. Uzyskane wyniki dla wybranych przypadków regulacji scharakteryzowanych w tabeli 3 przedstawiono ? . Na rys. 3 pokazano

(324) 1-komorowego (przypadek 11 w tablicy &

(325)

(326)

(327) # &$*

(328) parametru TL

(329)

(330) '

(331) ? F! ? '

(332) sycznego. Cz maksymalnym rozszerzeniem (xr=100 mm) daje '

(333) ba

(334) '

(335) , natomiast minimalna regulacja (xr=10 mm) przynosi

(336)

(337) 'w górnej

(338) '

(339) rozpatrywanego pasma, a szczególnie w zakresie w od 3250 do 4750 Hz. Inne korzystne ?

(340) '

(341)

(342) stopnie regulacji(10 <xr< 100 mm).

(343) np. y z rozszerzeniem 20 mm, 30 mm i 40 mm (rys. 4) ? ?F?

(344)

(345)

(346) sowych zarówno pod 'em

(347) !

(348) $ Z kolei w przypadku 50 mm i 60 mm (rys. 5) oraz 80 mm i 90 mm (rys. 6) ob '

(349) !gdzie widoczne jest zna

(350)

(351) wzmocnienie $.

(352) :

(353)

(354)

(355) *Á0. 107.

(356) ystkie struktury z poszczególnymi stopniami regulacji rozszerzenia

(357) ? F jednoznacznie!? ? . !

(358) F do konkretnej konstru

(359)

(360)

(361) ?? $ &+ +,%%'.* &+, +,,%%'.* &/ '.*.

(362) 70 60. TL (dB). 50 40 30. 8+ 8+,. 20 10. 8++. 0 0. 500. 1000. 1500. 2000. 2500. 3000. 3500. 4000. 4500. 5000. f (Hz). Rys. 3. Porównanie

(363) , z ' niem przypadków

(364) . &9 9,%%'.* &: :,%%'.* &; ;,%%'.*.

(365) 60 50. TL (dB). 40 30. 8; 89 8:. 20 10 0 0. 500. 1000. 1500. 2000. 2500. 3000. 3500. 4000. 4500. 5000. f (Hz). Rys. 4. rozszerzeniem 20 mm, 30 mm i 40 mm.

(366) 108. * ( . &< <,%%'.* &= =,%%'.* &> >,%%'.*.

(367) 60 50. TL (dB). 40 30 86. 20. 85. 87. 10 0 0. 500. 1000. 1500. 2000. 2500. 3000. 3500. 4000. 4500. 5000. f (Hz) Rys. 5. Charakterystyki 50 mm, 60 mm i 70 mm. &? ?,%%'.* &@ @,%%'.* &+, +,,%%'.*.

(368) 70 60. TL (dB). 50 40 88. 30 20 89. 10. 810. 0 0. 500. 1000. 1500. 2000. 2500. 3000. 3500. 4000. 4500. 5000. f (Hz) Rys. 6. @ 80 mm, 90 mm i 100 mm.

(369) :

(370)

(371)

(372) *Á0. 109. 5. PODSUMOWANIE W

(373) '

(374)

(375) ! .

(376) $ C '

(377) '

(378)

(379)

(380) nego dla silników spalinowych pojazdów samochodowych. %

(381) modelowe

(382)

(383) !? ' . ' ? F??

(384) nia oraz

(385) '

(386)

(387) '

(388) . Korzystne rezultaty uzyskano dla

(389)

(390)

(391)

(392)

(393) $ '

(394) ? F zapotrzebowania. C ? F

(395) ?

(396) '

(397)

(398) . H? 'F! ?

(399) '

(400) ? strukcji konkretnego modelu pojazdu.

(401)

(402)

(403) '

(404) C

(405) $ Kolejny etap obejmie weryfikacj' uzyskanych wyników na aktualnie budowanym stanowisku pomiarowym z wykorzystaniem prototypu $ C

(406) rymentalnych ' wentualnych zmian w zaproponowanym $ :

(407) ' O"AVL AST University Partnership Program"(AVL, Graz, Austria) The research has been conducted in the international program: "AVL AST University Partnership Program" (AVL, Graz, Austria). Bibliografia 1. Beranek L. L., Vér I.L.: Noise and vibration control engineering: principles and applications. Wiley & Sons; New York 1992. 2. Bies D. A., Hansen C. H.: Engineering Noise Control Theory and Practice. Spon Press - Taylor & Francis Group, London and New York, Third edition 2003. 3. Dyrektywa 2007/46/WE 6 G $

(408)

(409)

(410)

(411)

(412) !

(413) '

(414)

(415) technicznych przeznaczonych do tych pojazdów („dyrektywa ramowa”) (Dz. Urz. UE L 263 z 09.10.2007, " $$&. 4. Fister W.: Fluidenergiemaschinen. Springer-Verlag, Berlin 1984. 5. ( *$!- *$O,

(416)

(417) mufflers for exhaust systems of vehicles. Journal of KONES, Institute of Aviation, vol. 20, nr 2, 2013, ss. 97-103. 6. ( *$O: ' ?

(418)

(419)

(420) ! O

(421) Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, vol. 89, 2013, ss. 19-33..

(422) 110. * ( . 7. ( *$O - ?

(423) . Logistyka, Instytut Logistyki i Magazynowania, nr 4, 2014, ss. 1835-1844. 8. Gundlach W. R.: Podstawy ma

(424)

(425)

(426)

(427) $

(428) Naukowo - Techniczne, Warszawa 2008. 9. Ji Z., Ma Q., Zhang Z., Application of the boundary element method to predicting acoustic performance of expansion chamber mufflers with mean flow. Journal of Sound and Vibration, 173, pp: 57-71, 1994. 10. Jones P. W., Prediction of the acoustic performance of small poroelastic foam filled mufflers: a case study, Acoustics Australia, Vol. 38 No. 2 , 2010, pp.73-79. 11. Lunev V. V.: Real Gas Flows with High Velocities. CRC Press 2009. 12. Malecki I.: )

(429)

(430) .

(431) H , Warszawa 1964. 13. Rathakrishnan E.: Applied gas dynamics. John Wiley and Sons, Singapore 2010 14. G 6 o i Rady (UE) nr 540/2014 z dnia 16 kwietnia 2014 r. w spra " '

(432) .

(433)

(434)

(435)

(436) ' 6

(437)

(438) ' 6(. 15. Selamet A., Lee I.J., Huff N.T.: Acoustic attenuation of hybrid silencers. Journal of Sound and Vibration vol. 262, pp. 509–527, 2003.. STUDY SELECTED STRUCTURES OF EXHAUST SYSTEMS MUFFLERS IN AVL ENVIRONMENT Summary: The article presents the research of selected structures of exhaust systems mufflers on the example of the reactive components with an extended inlet. It was proposed construction based on the adjustable structure and determined the influence the parameters of applied changes on the effectiveness of acoustic energy attenuation. Modelling and simulations of acoustic gas-dynamic flows in the exhaust system were conducted using specialized computational package CFD(Computer Fluid Dynamics), namely the AVL AST. The comparison of the structures with the extended inlet with classic systems of one- plenum chamber has also been made. Keywords: exhaust systems, muffler with adjustable structure, dynamics of gas flows.

(439)