基于Matlab的消声器消声性能分析系统

　　0 引言

　　在车辆消声器的设计、匹配和改进过程中，迅速地预测目标消声器的消声性能，为进一步的详细设计与分析提供依据和指导，对实现消声器快速设计具有重要的意义。基于声学基础理论和传递矩阵方法，运用 Matlab 工具设计了针对车辆的消声器性能分析系统。通过选择基本的声学单元，组成消声器模型，输入各单元参数，就可以得到消声器的各项声学性能，是消声器快速设计与分析的有力工具。

　　1 分析系统设计

　　1.1 系统要求

　　通过分析系统实现消声器的基本消声性能（传递损失、插入损失、压力损失）的计算，可以为消声性能设计提供结构与标准方面的辅助。系统主要包括声学性能分析模块、压力损失计算模块和辅助模块。

　　1.2 传递矩阵与压力损失计算

　　消声器的传递矩阵计算方法是把整个排气系统管道从入口到出口间的部分按适当顺序拆分为关联的声学子结构，由传递矩阵描述各子结构的声传播特性，通过矩阵运算来求出整个排气系统管道的总传递矩阵，进而得到相应的消声特性。

　　消声器的传递损失为

　　主要声学子结构的声传递矩阵如下：

　　d）插入突然扩张单元：

　　e）插入突然收缩单元：

　　f）锥管单元：

　　g）单共振腔单元：

　　消声器的压力损失是消声器设计中的重要指标，可分为沿程阻力损失和局部压力损失。

　　a）沿程阻力损失

　　式中 Pv为原压力；l 为管道长度；d 为横截面的等效直径；λ为摩擦阻力系数；v 为流速。

　　对于四冲程发动机，上式中 N 为发动机转速，Z 为汽缸数，V 为气缸排量（m3），ηv为充量系数，T1，T2为进气和排气温度（K）。

　　b）局部压力损失

　　①突然扩张及突然收缩截面处压力损失

　　②穿孔管及穿孔板压力损失

　　③渐扩管的局部阻力损失

　　2 系统程序实现

　　2.1 程序框架

　　程序总体结构框架如图 1 所示，包括交互的参数输入、性能计算和图形显示及数据文件操作等部分。

　　2.2 程序设计

　　程序设计过程中把整个系统分解成若干功能模块，各个模块完成特定的功能，通过函数的内部调用完成各个模块间的联系。程序文件中的 *.fig 文件保存着程序界面信息，*.m文件保存着实现特定功能的独立函数，而 *.txt 文件保存的是程序的一些设置参数，如基本参数的设置数据和计算结果数据。