反相對沖柴油機(jī)排氣消聲器消聲性能及空氣動力性能的研究

反相對沖柴油機(jī)排氣消聲器消聲性能及空氣動力性能的研究/邵穎麗著.—北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.8

ISBN 978-7-111-35568-7

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中國版本圖書館CIP數(shù)據(jù)核字 (2011)第158464號

機(jī)械工業(yè)出版社(北京市百萬莊大街22號郵政編碼 100037)

策劃編輯：杜凡如 責(zé)任編輯：杜凡如

版式設(shè)計：霍永明 責(zé)任校對：潘蕊

封面設(shè)計：陳沛 責(zé)任印制：李妍

北京市誠信偉業(yè)印刷有限公司印刷

2011年9月第1版第1次印刷

169mm×239mm·6.75印張·122千字·102頁

0001－1500冊

標(biāo)準(zhǔn)書號：ISBN 978-7-111-35568-7

定價：35.00元

前言

第1章引言

1.1抗性消聲器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1.1抗性消聲器聲學(xué)性能的研究現(xiàn)狀

1.1.2抗性消聲器空氣動力性能研究現(xiàn)狀

1.1.3抗性消聲器優(yōu)化方法研究現(xiàn)狀

1.2有源消聲器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.3選題背景、目的和意義

1.4本書主要研究內(nèi)容

第2章消聲器聲學(xué)理論

2.1聲波在管道中的傳播特性

2.1.1聲波導(dǎo)理論及平面波截止頻率

2.1.2突變截面管

2.2抗性消聲器的分類

2.2.1擴(kuò)張式消聲器

2.2.2共振式消聲器

2.2.3干涉式消聲器

2.3復(fù)雜結(jié)構(gòu)消聲器的計算

2.3.1聲電類比

2.3.2四極子線路

2.3.3基本消聲元件的傳遞矩陣

2.3.4三點法

2.4本章小結(jié)

第3章反相對沖消聲單元的聲學(xué)特性及數(shù)學(xué)建模

3.1聲波的輻射理論

3.1.1單脈動球輻射

3.1.2聲偶極輻射

3.1.3利用偶極輻射特性的消聲原理

3.1.4單個面源（圓形活塞）輻射聲場特性

3.2反相對沖消聲單元數(shù)學(xué)模型的建立

3.2.1反相對沖消聲單元徑向開孔為圓形時的數(shù)學(xué)模型

3.2.2反相對沖消聲單元徑向開口為橢圓形時的數(shù)學(xué)模型

3.3反相對沖消聲單元傳遞損失的數(shù)學(xué)模型

3.4反相對沖消聲單元結(jié)構(gòu)參數(shù)應(yīng)滿足的控制條件

3.5反相對沖消聲單元的消聲機(jī)理

3.5.1聲場對單個活塞聲源的反作用

3.5.2聲場對兩個反相振動的活塞聲源的反作用

3.6本章小結(jié)

4章反相對沖消聲單元消聲性能試驗驗證

4.1柴油機(jī)排氣噪聲特性

4.1.1排氣噪聲的波動方程

4.1.2排氣噪聲的主要成分

4.1.3影響排氣噪聲的主要因素

4.2CG25單缸柴油機(jī)排氣噪聲消聲頻帶的確定

4.2.1發(fā)動機(jī)排氣噪聲頻譜測試

4.2.2矩陣奇異值分解的數(shù)學(xué)理論

4.3反相對沖消聲器消聲性能試驗

4.3.1新型消聲器主要參數(shù)的計算與設(shè)計

4.3.2試驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

4.4本章小結(jié)

第5章壓力損失試驗

5.1試驗裝置的檢驗

5.2試驗結(jié)果及分析

5.3CFD簡介

5.3.1流體力學(xué)基本理論

5.3.2消聲器流場仿真

5.3.3模擬與試驗驗證

5.3.4消聲器流場分析

第6章研究結(jié)論

6.1結(jié)論

6.2不足

6.3創(chuàng)新點

附錄

參考文獻(xiàn)2100433B

本書針對柴油機(jī)排氣消聲器提出了一種反相對沖的新型消聲原理，并對基于該原理的消聲單元進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模和試驗驗證，為基于該原理的新型消聲器的設(shè)計及優(yōu)化提供了理論依據(jù)。以CG25型單缸柴油機(jī)為樣機(jī)，對樣機(jī)的排氣噪聲進(jìn)行了測試和頻譜分析，較準(zhǔn)確地確定目標(biāo)消聲頻帶，并設(shè)計試制了三種不同參數(shù)的反相對沖消聲器。

本書雖然是針對柴油機(jī)排氣消聲器提出的反相對沖消聲原理，但由于內(nèi)燃機(jī)排氣噪聲的產(chǎn)生機(jī)理都相同，故本書的相關(guān)理論和結(jié)論可以推廣應(yīng)用至汽油機(jī)等其他內(nèi)燃機(jī)上。本書適合從事汽車噪聲控制研究工作的人員閱讀，也可供高校相關(guān)專業(yè)師生閱讀參考。

柴油機(jī)排氣顆粒捕集器，亦稱“柴油機(jī)排氣顆粒過濾器”。利用微細(xì)孔結(jié)構(gòu)或纖維材料的濾芯,采用擴(kuò)散、攔截和撞擊機(jī)理來捕集或過濾柴油機(jī)排氣中的顆粒物的一種排氣凈化裝置。一般安裝在柴油機(jī)排氣管后。

CMOS 反相器憑借其互補(bǔ)結(jié)構(gòu)所具備的優(yōu)勢成為于數(shù)字電路設(shè)計中應(yīng)用最廣泛的一種器件。CMOS 反相器是由 n-MOSFET 與 p-MOSFET 組成的互補(bǔ)推拉式結(jié)構(gòu)，n-MOSFET 作為驅(qū)動管(下拉管)，p-MOSFET 作為負(fù)載管(上拉管）。包含 p-n-p-n 寄生結(jié)構(gòu)的 CMOS 基本結(jié)構(gòu)示意圖，兩個晶體管的柵極連接在一起，作為信號輸入端；兩個晶體管的襯底分別與它們的源極連接在一起，n-MOSFET 的源極接地 GND，p-MOSFET 的源極接電源電壓 Vdd；n-MOSFET 與 p-MOSFET 的漏極連接在一起作為反相器的輸出端。為了在集成電路中制造 n-MOSFET 和 p-MOSFET，必須形成絕緣的 p 襯底區(qū)和 n 襯底區(qū)，因此，CMOS 集成電路中具有 n 阱、p 阱和雙阱這三種工藝，本文針對 n 阱工藝下 CMOS 反相器進(jìn)行研究，即在重?fù)诫s的 p 型襯底硅上先生長一層輕摻雜 p 型外延層，然后通過 n 阱擴(kuò)散工藝形成 n 阱，之后再制作場氧化層和柵氧化層，利用雜質(zhì)注入的方式形成源漏區(qū)和高摻雜擴(kuò)散區(qū)，最后淀積和刻蝕出金屬化電極并對器件表面進(jìn)行一定程度的鈍化保護(hù)。這種情況下CMOS 結(jié)構(gòu)內(nèi)部會形成寄生的 n-p-n 雙極型晶體管 Q1 和 p-n-p 雙極型晶體管 Q2，Rsub和 Rwell代表 p 型襯底電阻和 n 阱電阻。在實際應(yīng)用時，CMOS 反相器電路可能還會包含諸如靜電放電(electrostatic discharge, ESD)保護(hù)電路、閂鎖防護(hù)電路以及輸入施密特整形電路等其它附屬電路。

關(guān)于 HPM 效應(yīng)的實驗主要有兩種方法，即輻照法和注入法。輻照法是指 HPM 以空間電磁波方式對目標(biāo)電子系統(tǒng)進(jìn)行輻照，得到的是電子系統(tǒng)的 HPM 效應(yīng)閾值。輻照法主要針對電子系統(tǒng)，能夠比較真實地模擬實際應(yīng)用環(huán)境中電子系統(tǒng)的 HPM 電磁輻射環(huán)境，是獲取電子系統(tǒng)整機(jī) HPM 效應(yīng)閾值的最有效手段；但是這種方法也存在缺點，為了較為真實地模擬實際情況，實驗要求較高：微波波束需要覆蓋整個目標(biāo)電子系統(tǒng)，并且照射強(qiáng)度均勻，這就要求微波源輻射天線與效應(yīng)物之間的距離不能太小，但是通常實驗需要在特定的微波暗室中進(jìn)行，實驗空間有限，難以滿足輻照均勻的要求。另外，輻照實驗從 HPM 源到電子系統(tǒng)內(nèi)部元器件須經(jīng)過電磁傳輸和耦合等復(fù)雜過程，不利于對電子系統(tǒng) HPM 效應(yīng)機(jī)理進(jìn)行分析。注入法是指 HPM 以傳導(dǎo)方式注入目標(biāo)效應(yīng)物的敏感端口，觀測其瞬態(tài)響應(yīng)。注入法主要針對單元電路或器件，更適合于 HPM 效應(yīng)規(guī)律、效應(yīng)機(jī)理及敏感環(huán)節(jié)研究。注入法相對于輻照法更容易實現(xiàn)，對實驗環(huán)境的要求相對較低，可以在普通實驗室完成，主要需要解決兩個問題：一是減小注入通道的微波駐波系數(shù)，提高微波注入效率，使更多的微波功率進(jìn)入目標(biāo)電路或器件；二是要做好微波源和效應(yīng)目標(biāo)之間的隔離，避免相互影響和破壞，主要隔離措施有衰減、高通/低通濾波和隔離等。