传递损失和阻力损失是放散消声器的主要的两个性能指标。排气消声器常用的传递损失的分析方法有传递矩阵法和有限元法。传递矩阵法仅限于简单结构放散消声器的计算,使用范围仅限于平面波,而消声器内部声场是三维的,消声器内部声场出现高次模式波且消声器内部存在气流时,传递矩阵法将不再适用,有限元法适合任意形状的消声器,为放散消声器的设计和分析提供了一种有效的方法[2]。国内外许多学者发展了有限元法用于消声器的分析和设计[3][4]。近年来,随着计算机软硬件发展的同时,计算流体动力学也越来越多的在分析复杂结构消声器内部的流场中得到应用,可以准确的得到气流在消声器内部的流动情况[5][6]。所以,高消声量、低阻力的消声器已成为国内外研究的重点。
取放散消声器内部空腔作为计算区域,利用前处理软件GAMBIT 对消声器流体模型进行建模和网格划分。再将模型导入FLUENT 中进行计算。图2 为某轻卡排气消声器的有限元模型。计算中采用SIMPLE 算法求解控制方程,考虑流体粘性的影响,采用标准k −ε 湍流模型来进行数值模拟[1][6],方程的离散方式采用二阶迎风格式。