一种空滤滤芯声学传递损失仿真方法、系统、设备及介质与流程

本发明涉及空滤滤芯仿真，特别是涉及一种空滤滤芯声学传递损失仿真方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、滤芯是一种多孔介质材料，对声学传递损失具有突出贡献，其贡献量主要与滤纸材料和滤芯结构有关。在车辆研发前期，需要对发动机进气系统进行传递损失仿真，通过优化进气系统结构来解决发动机噪声。而对发动机进气系统仿真的原始数据是后期优化的依据，如果不加滤芯仿真，实际仿真出来的进气系统传递损失曲线与试验数据曲线相差很大，且主要体现在500hz之后的频段。因此，滤芯声学传递损失仿真的计算对于前期车辆的噪声优化有着重要的意义。

2、在现有技术中，利用同种介质材料设计不同体积的滤芯时，每设计出一种体积的滤芯后，都要对其进行消声效果的仿真，通过观察仿真曲线中的频率和幅值的变化来判断该体积滤芯的消声性能。而每改变一次滤芯的体积，就要重新获取当前体积所对应的仿真参数，如此反复的操作过程，大大降低了空滤滤芯的仿真效率。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种空滤滤芯声学传递损失仿真方法、系统、设备及介质，大大提高了空滤滤芯的仿真效率。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、第一方面，本发明提供了一种空滤滤芯声学传递损失仿真方法，包括：

4、确定目标空滤中滤芯的流阻率和孔隙率；

5、根据目标空滤中滤芯的流阻率、目标空滤中滤芯的孔隙率和已确定系数参量的多孔介质模型，生成目标空滤的滤芯仿真曲线；所述滤芯仿真曲线用于表征目标空滤中滤芯的消声效果；

6、其中，多孔介质模型中系数参量的确定方法包括：

7、对测试空滤中的滤芯进行声学传递损失实验，得到滤芯实验曲线；所述滤芯实验曲线用于表征测试空滤中滤芯的消声效果；

8、确定测试空滤中滤芯的流阻率和孔隙率；

9、根据滤芯实验曲线、测试空滤中滤芯的流阻率和测试空滤中滤芯的孔隙率，采用多次迭代的方法确定多孔介质模型中的系数参量；所述系数参量包括：曲折度、黏性特征长度和热特征长度；所述热特征长度为所述黏性特征长度的设定倍数；

10、其中，第n次迭代的过程为：

11、确定第n次迭代的系数参量；

12、根据测试空滤中滤芯的流阻率、测试空滤中滤芯的孔隙率、第n次迭代的系数参量和多孔介质模型，生成第n次迭代的滤芯仿真曲线；

13、计算第n次迭代的滤芯仿真曲线与所述滤芯实验曲线的幅值差异；

14、当第n次迭代的幅值差异小于第一设定值时，将第n次迭代的系数参量确定为最终的系数参量；

15、当第n次迭代的幅值差异大于或等于所述第一设定值且小于第二设定值时，将第n次迭代的系数参量中的黏性特征长度改变第一设定幅值，将第n次迭代改变后的系数参量作为第n+1次迭代的系数参量，进行第n+1次迭代，或者将第n次迭代的系数参量中的曲折度改变第二设定幅值，将第n次迭代改变后的系数参量作为第n+1次迭代的系数参量，进行第n+1次迭代；

16、当第n次迭代的幅值差异大于或等于所述第二设定值时，将第n次迭代的系数参量中的黏性特征长度改变第三设定幅值，将第n次迭代改变后的系数参量作为第n+1次迭代的系数参量，进行第n+1次迭代；所述第二设定值大于所述第一设定值。

17、可选地，滤芯由介质材料折叠而成；

18、对测试空滤中的滤芯进行声学传递损失实验，得到滤芯实验曲线，具体包括：

19、根据第一条件和第二条件对滤芯进行分类；所述第一条件为介质材料的类型；所述第二条件为滤芯的高度；

20、将分类后的滤芯分别安装到对应型号的测试空滤中；

21、对不同型号的测试空滤中的滤芯进行声学传递损失实验，得到滤芯实验曲线。

22、可选地，对不同型号的测试空滤中的滤芯进行声学传递损失实验，得到滤芯实验曲线，具体包括：

23、采用阻抗管法或两负载法对不同型号的测试空滤中的滤芯进行声学传递损失测试，得到滤芯实验曲线。

24、可选地，确定目标空滤中滤芯的流阻率，具体包括：

25、获取目标空滤中滤芯的高度、横截面积和流体流量；

26、对发动机进气系统进行进气阻力仿真，得到目标空滤中滤芯的流阻值；

27、根据所述流阻值、所述高度、所述横截面积和所述流体流量计算目标空滤中滤芯的流阻率。

28、可选地，目标空滤中滤芯的流阻率的计算公式为：

29、

30、式中，δ为目标空滤中滤芯的流阻率，δp为目标空滤中滤芯的流阻值，h为目标空滤中滤芯的高度，s为目标空滤中滤芯的横截面积，q为目标空滤中滤芯的流体流量。

31、可选地，对发动机进气系统进行进气阻力仿真，得到目标空滤中滤芯的流阻值，具体包括：

32、建立汽车发动机进气系统的三维模型；

33、对所述三维模型进行网格划分，得到汽车发动机进气系统的网格模型；

34、将所述网格模型导入流阻仿真软件，得到流阻仿真结果；所述流阻仿真结果包括目标空滤中滤芯的流阻值。

35、可选地，滤芯由介质材料折叠而成；

36、确定目标空滤中滤芯的孔隙率，具体包括：

37、对目标空滤中的滤芯进行三维建模，得到滤芯仿真模型；

38、测量所述滤芯仿真模型的长宽高，计算所述滤芯仿真模型的体积；

39、测量介质材料的表面积和厚度，计算介质材料的体积；

40、根据滤芯仿真模型的体积、介质材料的体积和滤芯孔隙率的计算公式，得到目标空滤中滤芯的孔隙率；所述滤芯孔隙率的计算公式为：

41、

42、式中，为目标空滤中滤芯的孔隙率，vlx为滤芯仿真模型的体积，vlz为介质材料的体积，为介质材料的孔隙率。

43、第二方面，本发明提供一种空滤滤芯声学传递损失仿真系统，包括：

44、流阻率和孔隙率获取模块，用于确定目标空滤中滤芯的流阻率和孔隙率；

45、滤芯仿真曲线生成模块，用于根据目标空滤中滤芯的流阻率、目标空滤中滤芯的孔隙率和已确定系数参量的多孔介质模型，生成目标空滤的滤芯仿真曲线；所述滤芯仿真曲线用于表征目标空滤中滤芯的消声效果；

46、其中，多孔介质模型中系数参量的确定方法包括：

47、对测试空滤中的滤芯进行声学传递损失实验，得到滤芯实验曲线；所述滤芯实验曲线用于表征测试空滤中滤芯的消声效果；

48、确定测试空滤中滤芯的流阻率和孔隙率；

49、根据滤芯实验曲线、测试空滤中滤芯的流阻率和测试空滤中滤芯的孔隙率，采用多次迭代的方法确定多孔介质模型中的系数参量；所述系数参量包括：曲折度、黏性特征长度和热特征长度；所述热特征长度为所述黏性特征长度的设定倍数；

50、其中，第n次迭代的过程为：

51、确定第n次迭代的系数参量；

52、根据测试空滤中滤芯的流阻率、测试空滤中滤芯的孔隙率、第n次迭代的系数参量和多孔介质模型，生成第n次迭代的滤芯仿真曲线；

53、计算第n次迭代的滤芯仿真曲线与所述滤芯实验曲线的幅值差异；

54、当第n次迭代的幅值差异小于第一设定值时，将第n次迭代的系数参量确定为最终的系数参量；

55、当第n次迭代的幅值差异大于或等于所述第一设定值且小于第二设定值时，将第n次迭代的系数参量中的黏性特征长度改变第一设定幅值，将第n次迭代改变后的系数参量作为第n+1次迭代的系数参量，进行第n+1次迭代，或者将第n次迭代的系数参量中的曲折度改变第二设定幅值，将第n次迭代改变后的系数参量作为第n+1次迭代的系数参量，进行第n+1次迭代；

56、当第n次迭代的幅值差异大于或等于所述第二设定值时，将第n次迭代的系数参量中的黏性特征长度改变第三设定幅值，将第n次迭代改变后的系数参量作为第n+1次迭代的系数参量，进行第n+1次迭代；所述第二设定值大于所述第一设定值。

57、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行第一方面所述的空滤滤芯声学传递损失仿真方法。

58、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的空滤滤芯声学传递损失仿真方法。

59、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

60、本发明提供了一种空滤滤芯声学传递损失仿真方法、系统、设备及介质，根据滤芯实验曲线、测试空滤中滤芯的流阻率和测试空滤中滤芯的孔隙率，采用多次迭代的方法确定了多孔介质模型中的系数参量，通过计算和比较滤芯仿真曲线与滤芯实验曲线之间的幅值差异，不断调整系数参量中的曲折度、黏性特征长度和热特征长度的幅值，直至第n次迭代的幅值差异小于第一设定值时，将第n次迭代的系数参量确定为最终的系数参量。当需要对其他体积的滤芯进行声学传递损失仿真时，可以直接输入通过多次迭代后确定的系数参量，只需要再计算出不同体积的滤芯对应的流阻率和孔隙率，就能直接得到滤芯仿真曲线，大大提高了空滤滤芯的仿真效率。