柴油机辐射噪声预测及控制技术研究

利用有限元法和边界元法预测CY4102BG型柴油机在高负荷工况下的振动及辐射噪声特性,确定出柴油机的高噪声区域,并针对噪声预测结果提出改进设计方案。分析了采用阻尼技术对噪声较高的油底壳部件辐射噪声的影响以及在机体和油底壳之间安装加强板结构对柴油机结构噪声的影响。研究表明,采用这两种措施对于降低柴油机辐射噪声具有良好的效果。     

柴油机油底壳辐射声场的仿真研究

采用有限元与边界元联合求解的方法进行了柴油机油底壳辐射声场的仿真研究,利用ANSYS软件进行了油底壳的谐响应分析为SYSNO ISE软件的边界元法声场模拟提供边界条件,计算结果与实验结果的高度一致表明该方法是完全可行的,并且可以为低噪声设计提供指导。     

子结构法在齿轮-箱体-基座耦合系统辐射噪声仿真中的应用研究

为了提高齿轮-箱体-基座耦合系统辐射噪声分析的计算效率,采用子结构法提取基座在与箱体各连接点处的等效质量和等效刚度,并用质量单元和弹簧单元对基座进行等效。在此基础上建立齿轮-箱体-基座耦合系统的辐射噪声分析模型,完成辐射噪声分析,并与全有限元/边界元法的分析结果进行对比。结果表明:采用子结构法分析获得的耦合系统在各场点处的有效声压级与全有限元/边界元法分析结果间的差距均未超过4.5 dB,而该方法的分析时间仅为全有限元/边界元法的32.7%。     

子结构法在齿轮-箱体-基座耦合系统辐射噪声仿真中的应用研究

为了提高齿轮-箱体-基座耦合系统辐射噪声分析的计算效率,采用子结构法提取了基座在与箱体各连接点处的等效质量和等效刚度,并用质量单元和弹簧单元对基座进行了等效。在此基础上建立了齿轮-箱体-基座耦合系统的辐射噪声分析模型,完成了辐射噪声分析,并与全有限元/边界元法的分析结果进行了对比。结果表明：采用文中提出方法分析获得的耦合系统在各场点处的有效声压级与全有限元/边界元法分析结果间的差距均未超过4.5dB,同时文中方法的分析时间仅为全有限元/边界元法的32.7%。     

发动机油底壳的辐射噪声分析及结构优化

油底壳表面辐射噪声占发动机总辐射噪声的24 %左右,已成为降低发动机噪声的重要制约因素。为了降低某油底壳的辐射噪声,通过有限元模型,计算其约束模态,找出油底壳的薄弱位置;进而施加由试验测得的激励,计算油底壳的表面振动加速度。在此基础上,采用边界元法对其进行辐射噪声总声功率级的计算;根据计算结果,对该油底壳进行结构优化,并预测结构优化后的辐射噪声水平。通过优化前后的对比表明：结构优化后约束模态频率有很大的提高,振型也有明显变化,总声功率级降低了1.83 dB (A)。     

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。     

四缸柴油机油底壳噪声预测与降噪研究

作为发动机上的壳体零件,油底壳的振动噪声控制是一个急需解决的问题。以某四缸柴油机油底壳为研究对象,采用有限元(FEM)与边界元(BEM)相结合的方法进行仿真分析,对油底壳的振动响应以及噪声辐射进行预测。通过增加厚度、更改材料以及将大而平的面改为波浪形的方法,提出结构改进的方案。结果表明,上述方法都能够有效地降低辐射噪声,更换材料以及加厚的方法均能降低噪声3.7 d B(A)以上,其中更改材料的方法单位质量降噪效果最好。     

模态振动对噪声贡献预测及控制

建立某船用增速箱的结构有限元模型和声固耦合边界元模型。对结构有限元模型进行结构模态分析;运用边界元法对增速箱声固耦合模型进行求解。通过计算仿真分析该模型噪声在特定频域中的分布情况。基于结构模态贡献度方法对增速箱的主要噪声源进行识别并进行有效控制。可对产品的设计开发提供参考。     

发动机油底壳的低噪声结构设计

对某铸铝油底壳进行有限元建模,计算其自由模态,并采用有限元法和边界元法相结合的方法对其进行振动和表面辐射噪声的预测计算,得到其表面振动速度和总声功率级。对原油底壳侧面大面积平板部位进行加筋,在底部进行形状上的修改,并预测改进后结构的振动和辐射噪声水平。通过改进前后的对比表明：结构改进后自由模态频率有很大的提高,振型也有显著变化,振动幅值有所降低,总噪声水平降低3.1 dB。     

簇绒地毯织机结构声辐射特性研究

为进行簇绒地毯织机结构声辐射特性研究,首先建立簇绒地毯织机主织造机构的有限元模型,以实际测量得到的振动速度信号作为激励,计算主织造机构加速度响应;然后,利用 LMSVirtual.LabAcoustics软件建立地毯机主织造机构和工作空间的声学边界元模型,以加速度响应作为声学边界条件,采用直接边界元法计算主织造机构的声辐射噪声;随后,采用间接边界元法进行工作空间与玻璃耦合的复合声场的噪声计算,分析其声场分布特性并计算工人人耳处场点声压级;最后,实验测得工人作业处场点声压级,其结果表明：对簇绒机主织造结构表面的噪声来说,主轴位置处的噪声值较高,声波辐射具有一定的指向性,并且随着频率升高,工作空间中的声场分布逐渐均匀,工人作业处的噪声值较高。     

簇绒地毯织机结构振动声辐射特性研究

为进行簇绒地毯织机结构声辐射特性研究,首先建立簇绒地毯织机主织造机构的有限元模型,以实际测量得到的振动速度信号作为激励,计算主织造机构加速度响应;然后,利用LMS Virtual.Lab Acoustics软件建立地毯机主织造机构和工作空间的声学边界元模型,以加速度响应作为声学边界条件,采用直接边界元法计算主织造机构的声辐射噪声;随后,采用间接边界元法进行工作空间与玻璃耦合的复合声场的噪声计算,分析其声场分布特性并计算工人人耳处场点声压级;最后,实验测得工人作业处场点声压级,其结果表明:对簇绒机主织造结构表面的噪声来说,主轴位置处的噪声值较高,声波辐射具有一定的指向性,并且随着频率升高,工作空间中的声场分布逐渐均匀,工人作业处的噪声值较高。     

一种高效的发动机辐射噪声计算方法研究

为了解决发动机辐射噪声计算的精度和效率问题,基于表面速度振动原理,利用Matlab程序,开发了一种高效的发动机辐射噪声声功率模拟计算软件。分别用边界元法、快速多级边界元法和Matlab程序软件对比分析了普通平板、发动机缸盖罩和发动机动力总成辐射声功率的计算精度和效率,结果显示,在保证高的计算精度情况下,用Matlab程序软件计算发动机缸盖罩辐射声功率的效率是边界元法的25倍,是快速多级边界元法的123倍;用Matlab程序软件计算发动机动力总成辐射声功率的效率是边界元法的141倍,是快速多级边界元法的108倍。     

拓扑优化技术在缸盖罩低噪声设计中的应用

以某柴油机缸盖罩为例,详细介绍了结合多体动力学,有限元法,边界元法以及拓扑优化技术的零部件低噪声设计流程。首先将整机多体动力学分析得到的缸盖罩螺栓处的位移响应作为激励,对其进行有限元强迫响应分析,得到缸盖罩节点的位移场,此结果作为边界元法声场分析的输入边界计算缸盖罩的辐射声功率及近场声强分布,与实测声强分布的吻合说明此方法的可行性,同时指明了对噪声贡献大的部位;利用Optistruct提供的拓扑优化技术,得到了降低辐射噪声的优化结构,优化后的缸盖罩总体声功率降低了3．5dB。     

低压母线系统振动与声辐射特性分析

采用有限元与边界元法,以某型号母线桥为例,对低压大电流母线设备正常运行中噪声偏大的问题进行研究。建立母线桥有限元结构分析及边界元声学分析的三维模型。在求解系统固有频率及振型的基础上,应用有限元法完成了母线桥结构振动响应的数值计算。然后,将母线桥外表面的节点振动位移作为声学边界条件,采用边界元法计算了母线桥的辐射噪声特性,得到母线桥辐射声场的分布规律,确定系统中主要振源和声源的部位。根据分析结果提出了结构改进方法,计算和实验结果表明该方法控制噪声的可行性和有效性。     

内燃机油底壳模态分析及噪声预测

采用有限元方法和边界元方法建立了复杂结构辐射噪声预测模型，可用于计算辐射声功率、场点声压、固体声和辐射效率等声场特性参数。对内燃机油底壳进行了模态分析和噪声预测，并研究了约束条件及激励力作用位置对声辐射的影响，为噪声优化设计打下了良好的基础。     

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。     

电动车电池包壳体辐射噪声性能研究

以某电动车电池包壳体辐射噪声控制为研究对象。首先，构建电池包壳体辐射噪声仿真模型，并采用有限元法和边界元法进行分析计算。然后，通过传递路径分析，研究电池包辐射噪声产生机理，获知增加上盖加强筋高度对改善辐射噪声效果不佳，提升支耳动刚度、合理设计上盖加强筋分别有利于改善中高频和低频辐射噪声。最后提出一种上盖加强筋多目标形貌优化方法，有针对性地衰减低频段内关注频率下的辐射噪声。基于上述研究，构建一套电池包壳体低噪声优化设计流程，可在产品开发初期为结构设计提供直接指导，具有良好的工程实用价值。     

舰船低频水下辐射噪声的声固耦合数值计算方法

针对舰船低频域水下辐射噪声计算问题,指出采用严格遵循声固耦合动力学方程的耦合声学有限元与远场自动匹配层(FEM/AML)方法以及耦合声学间接边界元(IBEM)方法是计算精度较高的策略。以某小水线面双体船(SWATH)为研究对象,使用声功率作为评价指标,探讨了声场区域特征尺度选取对计算精度的影响,比较了上述两种方法与常规基于流固耦合的两种方法在计算特性方面的差异。研究表明,声固耦合模式较流固耦合模式声学响应计算结果偏小,对于SWATH船的合成总声功率级两者偏差达到1dB~3dB,前者计算结果更为精确,基于声固耦合模式的耦合声学IBEM方法是舰船水下辐射噪声预报的首选算法。     

高铁板式轨道区段箱梁结构噪声辐射分析

利用Simpack软件建立高速列车-轨道耦合动力学模型,计算在轨道不平顺谱激励下的轮轨垂向力,以此作为载荷边界条件施加到高架箱梁结构的有限元模型。计算了高架箱梁表面的振动响应,并利用箱梁结构振动响应作为声学边界条件。进而又采用间接边界元法对其进行声辐射分析。研究结果表明,利用板壳单元,采用有限元—边界元方法能够有效计算混凝土简支箱梁结构的振动噪声,主要集中在0~200Hz的低频段,峰值主要出现在中心频率16Hz、25Hz与80 Hz~100Hz;横向声场的声压级随着距离的增加而减小,频率越低越明显;垂向声场的声压级整体上随离地面距离的增加而增大,其中远场区域的声压级在低于31.5Hz的频段内变化不大,在80 Hz~100Hz频段内箱梁结构对其附近及上方区域的结构噪声大于其它区域,尤其是箱梁正上方。     

基于声强法识别柴油机表面辐射噪声源的研究

采用声强测量法对柴油机进行表面辐射噪声的测量,利用声强分布云图找到柴油机主要噪声源来自于气门室罩、油底壳、增压器和高压油泵.计算它们对整机噪声声功率的贡献,为降低该型柴油机的表面辐射噪声提供有效的参考依据.