叶片出口角影响离心泵噪声辐射数值研究

运用FEM\BEM声振耦合计算方法分析叶片出口角对离心泵在水动力激励下泵壳振动辐射噪声影响。采用大涡模拟方法模拟离心泵内部瞬态流场,获得蜗壳壁面偶极子声源;对泵壳体结构进行模态分析获得结构模态响应;利用LMS Virtual Lab间接边界元IBEM声振耦合模块计算非定常流动引起的离心泵内部噪声,并与实验数据对比,验证基于LES、声振耦合的噪声数值模拟方法可行性。计算离心泵外场噪声及声辐射,研究叶片出口角度对离心泵外场噪声辐射影响。结果表明,离心泵叶片通过频率BPF处的辐射声功率随叶片出口角的增大而增大;外场噪声声压级指向性分布显示叶片出口角存在合适范围,使泵在小流量工况运行时噪声较小。     

基于BEM/FEM的船舶注水系统管路噪声分离预报

船舶注水系统振动与噪声突出,亟待采取针对性措施予以治理。基于有限元法和边界元法,提取流场计算中注水系统管道及阀门壁面脉动压力,分别作为偶极子噪声源和结构振动激励源计算系统流噪声和流激振动噪声,实现注水系统辐射噪声分离预报。分析流噪声和流激振动噪声声压级的频谱特性和能量贡献比,结果表明流噪声能量在总噪声能量中占比较高,应该优先针对流噪声采取相应的降噪措施。     

双吸离心泵正反转工况流致振动噪声研究

为深入了解双吸离心泵运行的振动噪声规律,以某一双吸式离心泵为研究对象,基于声学间接边界元法(IBEM),采用LMS Virtual-Lab分析计算平台,进行基于泵壳模态的强迫振动响应计算。然后根据泵壳模态强迫振动响应计算与声学间接边界元的声学波动方程求解耦合方程,得到双吸泵在液力透平工况和泵工况下外辐射声场的声压级指向分布和声压级分布。结果表明:偶极子声源是流体噪声的主要声源;在蜗壳隔舌处非定常脉动力是主要的噪声源;叶频及其倍频是双吸泵外辐射声场噪声的主要诱导频率;泵壳发生了共振,所以声振耦合的作用不可忽略。研究揭示了双吸泵作液力透平及泵工况内部流动诱发的外辐射声场的声振耦合计算规律,为后续减振降噪研究提供了理论基础。     

多工况下多级离心泵水动力噪声数值研究

采用Lighthill声类比理论研究了多工况下五级导叶式离心泵由偶极子声源激励产生的水动力噪声。数值计算了五级离心泵内部瞬态流场,提取其全级数壁面偶极子声源,并采用直接边界元法计算泵内流体诱导噪声。对泵进行基于模态响应的振动计算,并进行振动测试,经试验验证,多级离心泵内流动诱导振动噪声数值预测方法具有一定可行性。结果表明:随流量的增大,泵的进出口水动力噪声先升高后降低再升高,设计工况噪声水平最小;声压频率分布中BPF2及其特征频率上的噪声能量随流量的增大而增强,高频段的噪声能量明显增加;首级叶轮、后四级叶轮及正导叶的叶片数对泵内流噪声影响较大,而反导叶叶片数影响相对较小。研究结果可为低噪多级离心泵设计提供参考。     

螺旋桨激励水下壳体振动噪声数值研究

为真实模拟壳体噪声的激励源特性,建立螺旋桨-轴系-壳体耦合系统有限元模型,以CFD计算得到的螺旋桨非定常载荷作为激励源,采用模态叠加法计算耦合系统强迫振动响应;分别以桨叶表面偶极子声源和耦合系统表面振速作为边界条件,采用声学直接边界元法计算螺旋桨直接辐射噪声和耦合系统振动噪声。数值计算结果表明:两种噪声的声压级都随螺旋桨转速的增加而增大,其中振动噪声增幅较小;耦合系统振动噪声声压级随轴承刚度的增加而增大;两种噪声的声压级在量级上较为接近,在频谱及声压分布上具有各自的特征,在预报耦合系统水下辐射噪声时应综合考虑两种噪声的影响。     

有限长圆柱绕流气动噪声源特性分析

气动噪声源的能级、分布特性及其产生根源还不够清晰。以有限长三维圆柱绕流为研究对象,基于声源方程分析气动噪声源的种类构成及其与气动参数的关系,通过数值计算得到可压非定常流场,利用气动参数定量计算圆柱顶部、中部和底部的声源大小分布,研究声源的分布特性和产生根源。结果表明,在有限长圆柱绕流场中,以偶极子声源为主,单极子声源可以忽略不计,四极子源项的值比偶极子小1～2个数量级。偶极子主要分布在来流分离点及圆柱后壁面湍流涡二次碰撞区域,四极子主要分布在来流分离点及其向后拖曳区域。偶极子声源主要由于圆柱两侧涡脱落处的脉动压力在横向(y方向)上的二阶梯度引起。以上结果为气动噪声控制的进一步研究提供了借鉴和参考。     

叶片出口梯形切割对离心泵蜗壳流激噪声影响的研究EI北大核心CSCD

为探究叶片出口梯形切割对离心泵蜗壳流激噪声的影响,以一台比转速为66的单级单吸离心泵为对象,通过定义切割宽度系数δ与径向高度系数γ,设计了9种切割方案。基于RNG k-ε湍流模型对离心泵进行全三维非定常数值模拟,在此基础上采用边界元法(boundary element method,BEM)计算内场噪声,采用结构有限元法(finite element method,FEM)耦合声学边界元方法计算外场流激噪声;分析不同切割方案下离心泵水力特性和噪声幅射特性,经试验方法验证数值计算的准确性。研究表明:动静干涉是离心泵蜗壳流激噪声产生的主要原因,合理的叶片出口梯形切割能使离心泵水力性能基本稳定的同时有效降低动静干涉强度及蜗壳流激噪声水平;声学性能最优切割方案,叶频处的进、出口监测点声压级分别下降13%和7.5%,外场噪声监测点声压级下降2.4%。     

空气滤清器的声振耦合特性分析及优化

利用LMS Virtual lab软件对某空气滤清器的声振耦合特性进行分析。计算空气滤清器在模拟发动机激励下,壳体结构与空气滤清器内部声腔耦合产生的辐射噪声。并分析结构模态对辐射噪声的贡献量。为提高空气滤清器的结构特性,根据分析结果,利用Hypermesh软件中的Optistruct模块对空气滤清器的壳体进行形貌优化,提出较好的优化方案。     

内波致剪切流作用下深海立管的涡激振动

内波的波致流为沿水深方向非均匀分布的剪切流,而深海平台立管的自然模态具有低频、密集的特性,这种流场和结构的特点使得深水立管的涡激振动表现出高阶模态、多阶模态参与振动的特点。该文研究了大长径比立管在内波流场作用下的锁频特性,建立了基于模态能量理论的多模态锁频的计算方法,并应用于改进的尾流振子模型进行立管涡激振动响应预测。...     

高速列车头车安装裙板后流场与气动噪声特性

运用涡声理论和声类比方法,计算分析了转向架舱外安装裙板后高速列车头车简化模型的空气动力与气动噪声特性。基于延迟分离涡模型获得的近场流场被用于预测远场声辐射。结果表明,流体通过头车时形成了不同尺度和方向的复杂涡结构,上游几何体周围产生的湍涡向下游传播并与下游几何体相互作用,从而在头车尾部形成高湍流度尾迹。头车几何体近壁流场内形成的四极子噪声中,体偶极子声源高于体四极子声源,成为四极子主要声源。头车鼻锥、转向架、转向架舱后壁面以及尾部等部位的涡脱落、流动分离和流体相互作用剧烈,涡结构发展集中,几何体表面压力脉动变化显著,诱发形成偶极子气动噪声源。转向架舱外侧安装裙板后,在沿转向架中心的水平面内,后转向架部位辐射的气动噪声较前转向架强;头车沿线路侧向辐射的气动噪声强度分布较均匀,头车端部产生的气动噪声略高于头车尾部。裙板减弱了转向架区域流动冲击与湍流脉动,降低了头车气动噪声的产生与辐射。     

叶轮隔舌间隙对离心泵性能和流动噪声影响的试验研究

搭建了离心泵流动诱导噪声测试台,采用四端网络法声学测试模型,试验研究了离心泵性能和流动噪声随流量的变化规律,分析了空化发生时的流动噪声特性。通过研究不同叶轮切割量对模型泵外特性、流动噪声声压级和空化性能的影响,提出叶轮和隔舌之间的最佳间隙值。研究结果表明：在高效区运行时,模型泵进出口流动诱导噪声均随流量先减小,至效率最高工况点达到最小,然后上升;各流量下,随着空化余量的减小,模型泵进口噪声总声压级先缓慢增加,再迅速上升,达到极值后缓慢下降;随着叶轮切割量的增加,模型泵扬程跟叶轮直径的平方成正比,最高效率点向小流量工况偏移,临界空化余量变小;综和性能和流动噪声考虑,模型泵叶轮和隔舌的最佳间隙率为15%;在间隙值小于最佳值时,切割叶轮能显著降低噪声并提高模型泵的临界空化余量,并且对模型泵出口流动噪声的影响比进口明显。     

汽车车身空腔阻隔结构降噪试验研究

系统性地建立了阻隔结构降噪试验研究方法。建立面向白车身的阻隔结构降噪性能测量方法,通过对比阻隔结构拆除前后白车身模态与传递函数的变化情况,分析其对于车身低频噪声的抑制能力;建立面向整车的阻隔结构降噪性能转鼓试验方法,用以评估其对于发动机噪声、轮胎路面噪声的抑制能力;建立面向整车的阻隔结构降噪性能风洞试验方法,用以评估其对于气动噪声的抑制能力。试验结果表明,阻隔结构降低车内噪声主要有两个方面:一方面,空腔阻隔结构增强了车身的模态阻尼,抑制车身的振动,从而降低了车内低频噪声;另一方面,阻隔结构切断了车外噪声经过车身侧围空腔入侵乘员舱的传播途径,从而降低了车内高频噪声。     

离心泵流动诱发振动特性数值计算分析

建立了一种适用于离心泵等叶轮机械流动诱发振动工程计算的数值模型和方法流程。基于URANS方程求解泵内流场,在流场非定常计算过程中输出叶轮所受时域脉动压力,将脉动压力通过FFT转换到频谱并以之作为泵组结构的振动激励源,采用隐式有限元方法进行泵组结构振动响应的计算。计算方法通过测试得到验证,可以用于离心泵流动诱发振动特性的计算评估和低噪声设计。完成了原型和改进型船用海水泵在设计工况下流动诱发振动响应的计算,分析了两型泵流场、振动激励源和振动响应等特性。计算表明,泵的改型设计显著减小泵内压力脉动以及振动激励源,改型泵振动小于原泵。     

变截面管道流噪声数值计算

采用变分形式的Lighthill声类比方程来定量地求解管路内流噪声。数值计算主要分为两步:第一步通过精细的流场网格计算非定常的噪声源;第二步将声源结果守恒插值至声学网格,并通过有限元法计算声传播。在非定常流场计算中采用大涡模拟(LES)湍流模型,以获取噪声源。与试验值对比发现数值计算结果与试验结果趋势一致,从而验证了计算结果的合理性。研究结果表明,在分析原截面突缩管的主要噪声源分布后,优化管截面获得很好的降噪效果。     

基于PolyMAX的声固耦合模态试验研究

白车身的结构模态频率和模态振型反映了汽车车身结构的固有特性,对车内噪声有重要影响。车内空腔跟车身结构一样,同样拥有模态频率和模态振型。采用LMS数据采集系统对某国产SUV进行车内空腔声学模态试验。首先基于传声器阵列的方法获取响应点的信号,然后利用PolyMAX方法提取声学模态频率及振型。将声学模态频率与白车身结构模态频率进行对比分析,结果表明：车内空腔的第一、二阶声学模态分别跟白车身的第四、十阶结构模态有很强的耦合。最后通过实车测试验证了声固耦合共振时低频轰鸣的存在。可以在关键部件增加板厚、顶盖和地板附加阻尼层、顶盖加加强筋等方式改变车身结构的局部模态来破坏车身结构模态和声腔模态的强耦合状态,降低车内的低频轰鸣声     

大型客车车身的阻尼减振降噪技术研究

本文基于边界元法对车室进行声场分析和车身板块贡献度分析,进而找出车内噪声声压峰值处所对应的振动频率及该峰值下的“噪声源”板块,围绕车身减振降噪这一目标和车身设计轻量化的要求,基于响应面法建立阻尼复合结构的声辐射特性、模态频率和损耗因子与结构参数关系的数值模型,并对相应约束条件下的最佳阻尼复合结构参数匹配进行优化设计,综合研究内容对车身结构阻尼处理后取得了较好减振降噪效果。     

基于HHT-RDT算法的高拱坝泄流结构工作模态识别方法

根据高拱坝泄流结构自身的工作特点,为准确辨识环境激励下的结构模态参数特征,提出了一种基于改进的HHT-RDT算法的高拱坝泄流结构工作模态识别方法。以某高拱坝原型振动响应测试资料为基础,利用改进的小波阈值-EMD算法对原始信号进行降噪预处理,滤除干扰噪声的同时保留有效特征信息;采用HHT-RDT算法识别高拱坝泄流结构的工作模态参数,运用带通滤波对振动响应信号的EMD过程进行控制得到结构的各阶模态分量,利用RDT法提取各阶模态分量的自由衰减信息,识别出高拱坝泄流结构系统的固有频率及阻尼比。工程实例表明,该方法避免了复杂系统定阶过程,有效提高结构振动响应工作模态识别精度,为辨识高拱坝泄流结构的工作模态参数提供捷径。     

工业喷嘴喷注噪声的抑制技术研究

对于喷注噪声的控制,有效的方法是从声源上来降低或控制.根据喷注噪声产生原理,理论分析了适当改变喷口形状,使沿喷注轴向流速在垂直方向的梯度减小,可使湍流发声的声源强度减弱,从而使喷注噪声降低.数值计算结果表明改进后的喷口可降低喷注流速.实验证实改变喷注的流场可以有效的控制喷气噪声,可使噪声A声级降低3～4个分贝,且喷射压力没有显著降低.     

基于延时随机子空间方法的非白噪声环境激励结构模态参数识别

为了消除非白噪声环境激励在结构模态参数识别结果中产生的虚假模态,引入扩展状态模型,从状态空间方程的角度论证了虚假模态产生的原因;然后,针对一类具有典型性和代表性的（自相关函数在纵坐标轴附近一定范围内有非零值的）非白噪声环境激励信号,在传统随机子空间算法的基础上引入延时指标,建立延时随机子空间方法。数值算例表明延时随机子空间方法能够有效地剔除非白噪声环境激励在模态参数识别结果中产生的虚假模态,放宽了传统模态参数识别方法对环境输入的白噪声假设。