反相对冲柴油机排气消声器消声性能及空气动力性能的研究

反相对冲柴油机排气消声器消声性能及空气动力性能的研究/邵颖丽著.—北京：机械工业出版社，2011.8

ISBN 978-7-111-35568-7

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中国版本图书馆CIP数据核字 (2011)第158464号

机械工业出版社(北京市百万庄大街22号邮政编码 100037)

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2011年9月第1版第1次印刷

169mm×239mm·6.75印张·122千字·102页

0001－1500册

标准书号：ISBN 978-7-111-35568-7

定价：35.00元

前言

第1章引言

1.1抗性消声器的国内外研究现状

1.1.1抗性消声器声学性能的研究现状

1.1.2抗性消声器空气动力性能研究现状

1.1.3抗性消声器优化方法研究现状

1.2有源消声器的国内外研究现状

1.3选题背景、目的和意义

1.4本书主要研究内容

第2章消声器声学理论

2.1声波在管道中的传播特性

2.1.1声波导理论及平面波截止频率

2.1.2突变截面管

2.2抗性消声器的分类

2.2.1扩张式消声器

2.2.2共振式消声器

2.2.3干涉式消声器

2.3复杂结构消声器的计算

2.3.1声电类比

2.3.2四极子线路

2.3.3基本消声元件的传递矩阵

2.3.4三点法

2.4本章小结

第3章反相对冲消声单元的声学特性及数学建模

3.1声波的辐射理论

3.1.1单脉动球辐射

3.1.2声偶极辐射

3.1.3利用偶极辐射特性的消声原理

3.1.4单个面源（圆形活塞）辐射声场特性

3.2反相对冲消声单元数学模型的建立

3.2.1反相对冲消声单元径向开孔为圆形时的数学模型

3.2.2反相对冲消声单元径向开口为椭圆形时的数学模型

3.3反相对冲消声单元传递损失的数学模型

3.4反相对冲消声单元结构参数应满足的控制条件

3.5反相对冲消声单元的消声机理

3.5.1声场对单个活塞声源的反作用

3.5.2声场对两个反相振动的活塞声源的反作用

3.6本章小结

4章反相对冲消声单元消声性能试验验证

4.1柴油机排气噪声特性

4.1.1排气噪声的波动方程

4.1.2排气噪声的主要成分

4.1.3影响排气噪声的主要因素

4.2CG25单缸柴油机排气噪声消声频带的确定

4.2.1发动机排气噪声频谱测试

4.2.2矩阵奇异值分解的数学理论

4.3反相对冲消声器消声性能试验

4.3.1新型消声器主要参数的计算与设计

4.3.2试验结果及数据分析

4.4本章小结

第5章压力损失试验

5.1试验装置的检验

5.2试验结果及分析

5.3CFD简介

5.3.1流体力学基本理论

5.3.2消声器流场仿真

5.3.3模拟与试验验证

5.3.4消声器流场分析

第6章研究结论

6.1结论

6.2不足

6.3创新点

附录

参考文献2100433B

本书针对柴油机排气消声器提出了一种反相对冲的新型消声原理，并对基于该原理的消声单元进行了数学建模和试验验证，为基于该原理的新型消声器的设计及优化提供了理论依据。以CG25型单缸柴油机为样机，对样机的排气噪声进行了测试和频谱分析，较准确地确定目标消声频带，并设计试制了三种不同参数的反相对冲消声器。

本书虽然是针对柴油机排气消声器提出的反相对冲消声原理，但由于内燃机排气噪声的产生机理都相同，故本书的相关理论和结论可以推广应用至汽油机等其他内燃机上。本书适合从事汽车噪声控制研究工作的人员阅读，也可供高校相关专业师生阅读参考。

柴油机排气颗粒捕集器，亦称“柴油机排气颗粒过滤器”。利用微细孔结构或纤维材料的滤芯,采用扩散、拦截和撞击机理来捕集或过滤柴油机排气中的颗粒物的一种排气净化装置。一般安装在柴油机排气管后。

CMOS 反相器凭借其互补结构所具备的优势成为于数字电路设计中应用最广泛的一种器件。CMOS 反相器是由 n-MOSFET 与 p-MOSFET 组成的互补推拉式结构，n-MOSFET 作为驱动管(下拉管)，p-MOSFET 作为负载管(上拉管）。包含 p-n-p-n 寄生结构的 CMOS 基本结构示意图，两个晶体管的栅极连接在一起，作为信号输入端；两个晶体管的衬底分别与它们的源极连接在一起，n-MOSFET 的源极接地 GND，p-MOSFET 的源极接电源电压 Vdd；n-MOSFET 与 p-MOSFET 的漏极连接在一起作为反相器的输出端。为了在集成电路中制造 n-MOSFET 和 p-MOSFET，必须形成绝缘的 p 衬底区和 n 衬底区，因此，CMOS 集成电路中具有 n 阱、p 阱和双阱这三种工艺，本文针对 n 阱工艺下 CMOS 反相器进行研究，即在重掺杂的 p 型衬底硅上先生长一层轻掺杂 p 型外延层，然后通过 n 阱扩散工艺形成 n 阱，之后再制作场氧化层和栅氧化层，利用杂质注入的方式形成源漏区和高掺杂扩散区，最后淀积和刻蚀出金属化电极并对器件表面进行一定程度的钝化保护。这种情况下CMOS 结构内部会形成寄生的 n-p-n 双极型晶体管 Q1 和 p-n-p 双极型晶体管 Q2，Rsub和 Rwell代表 p 型衬底电阻和 n 阱电阻。在实际应用时，CMOS 反相器电路可能还会包含诸如静电放电(electrostatic discharge, ESD)保护电路、闩锁防护电路以及输入施密特整形电路等其它附属电路。

关于 HPM 效应的实验主要有两种方法，即辐照法和注入法。辐照法是指 HPM 以空间电磁波方式对目标电子系统进行辐照，得到的是电子系统的 HPM 效应阈值。辐照法主要针对电子系统，能够比较真实地模拟实际应用环境中电子系统的 HPM 电磁辐射环境，是获取电子系统整机 HPM 效应阈值的最有效手段；但是这种方法也存在缺点，为了较为真实地模拟实际情况，实验要求较高：微波波束需要覆盖整个目标电子系统，并且照射强度均匀，这就要求微波源辐射天线与效应物之间的距离不能太小，但是通常实验需要在特定的微波暗室中进行，实验空间有限，难以满足辐照均匀的要求。另外，辐照实验从 HPM 源到电子系统内部元器件须经过电磁传输和耦合等复杂过程，不利于对电子系统 HPM 效应机理进行分析。注入法是指 HPM 以传导方式注入目标效应物的敏感端口，观测其瞬态响应。注入法主要针对单元电路或器件，更适合于 HPM 效应规律、效应机理及敏感环节研究。注入法相对于辐照法更容易实现，对实验环境的要求相对较低，可以在普通实验室完成，主要需要解决两个问题：一是减小注入通道的微波驻波系数，提高微波注入效率，使更多的微波功率进入目标电路或器件；二是要做好微波源和效应目标之间的隔离，避免相互影响和破坏，主要隔离措施有衰减、高通/低通滤波和隔离等。