某型爪极发电机的模态仿真与试验分析

爪极发电机固有频率和模态振型的准确计算是降低电机振动和噪声的基础。基于某型车用爪极发电机,噪声试验显示其存在结构共振导致的电磁噪声偏大问题。首先建立定子铁芯整体模型,在考虑端部绕组的情况下对线圈进行等体积式建模,并完成了整机模型的建立。对材料参数等效处理,通过数值软件进行零部件和整机的自由模态仿真,自由模态试验结果与仿真结果的最大误差为7.1%,二者具有较好的一致性。最后完成整机约束模态试验和仿真,验证建模方法和模态分析的有效性。可为同类型爪极发电机建模和模态计算提供参考。     

基于阶次分析的爪极发电机电磁噪声源分析

爪极发电机噪声严重影响汽车的NVH性能。基于某型爪极发电机,在标准噪声实验室进行冷态空载和热态为负载工况下的台架噪声试验。处理数据发现,在低转速段,电机的电磁噪声偏大且出现了峰值,阶次分析显示36阶次主要噪声成分。建立样机的电磁学模型,对峰值噪声转速进行电磁仿真求取电磁力,其频谱显示12、24和36阶次为电磁力主要阶次。采用等效体积法建立定子模型,并装配整机模型,完成了模态仿真和模态试验。结合仿真和试验结果,发现低速电磁噪声源是电磁激振力作用下的结构共振产生,对电磁噪声的分析和控制具有一定参考价值。     

RV减速器振动特性分析

为了研究RV减速器的振动特性,建立了RV-20E型RV减速器的刚柔耦合动力学虚拟样机模型,利用灰色关联度分析了样机的准确性。之后通过模态分析,分析了RV减速器的整机模态频率、振型等。进一步使用有限元方法对RV减速器进行了瞬态动力学分析,得到了不同工况下的仿真信号,并与试验测得的不同转速、负载下RV减速器的加速度振动信号进行对比,仿真分析结果与试验结果吻合度较高。分析结果表明负载对RV减速器振动的影响较小,而转速对于RV减速器的振动有明显影响。     

基于传递函数的发动机附件振动预测

阐述整车异常振动噪声的排查过程,确定问题为发电机和空调压缩机组件1阶共振。通过模态试验和有限元分析结果对比,保证仿真模型准确性,为下一步传递函数分析提供输入。通过测试第三主轴承盖到空压机远端处传递函数,得到结构阻尼信息。采用相同阻尼值,对空调压缩机支架更改前后传递函数进行对比,改进后第1阶模态共振频率提高,同时幅值也有降低。对改进后样件进行整车试验,结果表明,在默认激励保持不变基础上,可通过传递函数来间接反应最终响应结果,从而验证可以利用传递函数对发动机外附件振动进行预测。     

某款车用发电机低速噪声源的识别与控制

针对某款车用发电机低速噪声偏大的问题,首先进行发电机台架噪声试验,运用阶次分析找到主要特征阶次。采用数值模拟和试验验证相结合的方法对车用发电机结构进行模态分析,计算出发电机的前几阶固有频率与模态振型。结合噪声试验分析结果与模态特性,得出低速噪声偏大是由于发电机在电磁力波的激励下发生了共振的结论。最后提出改进建议,改进后的电机低速下噪声得到明显的改善,总体声压级降低约2 d B(A),共振处声压级降低约5 d B(A)。     

基于瞬态动力学的修枝机刀片摩擦噪声分析

本文是通过试验和仿真方法来分析修枝机的刀片摩擦噪声。先对刀片进行了锤击模态试验,再计算了试验和仿真模态MAC值,并说明仿真与试验模态分析的一致性。以此建立刀片有限元模型,进行了瞬态分析,其中把传动系统的刚体动力学位移结果作为瞬态分析边界条件,再把仿真结果与测试结果进行对比分析。结果表明:仿真和测试的主频吻合,刀片系统噪声辐射主要来自刀片的碰撞摩擦。     

内燃机车柴油发电机的结构重设计研究

针对某型号内燃机车柴油发电机振动超标问题,通过振动测试对比发电机固有特性和振动特性,发现发电机固有频率与工作频率倍频接近是导致某些转速下的振动超标主要原因。通过模态分析发现发电机转子是结构薄弱环节。通过对发电机转子结构进行重新设计,提高固有频率,合理避开工作频率及其倍频。台架试验表明新结构有效降低了振动,达到了规定标准,为今后柴油机车发电机的结构动态设计提供了一种参考依据。     

考虑定子铁芯和绕组各向异性的爪极发电机模态分析

为了分析车用爪极发电机的固有特性,对爪极发电机进行了模态试验和有限元分析。首先对发电机定子铁芯和定子总成进行模态试验,获取了其模态振型和模态频率;根据定子铁芯与绕组的有限元等效模型和获取的模态参数,识别出铁芯和绕组的等效各向异性材料参数;其次考虑各零部件之间复杂的连接关系,建立了发电机整机的自由模态有限元模型,自由模态试验表明该模型具有较高的准确性;最后在自由模态模型的基础上建立了发电机约束模态有限元模型,并进行了振动试验。自由模态试验和振动测试结果表明,综合考虑定子铁芯和绕组的各向异性材料特性和螺栓预紧力等因素能够准确预测爪极发电机的模态特性,为爪极发电机振动与噪声的数值预测和减振降噪研究奠定了基础。     

基于FEM/BEM方法的缝纫机油盘低噪声设计研究

针对中捷某型缝纫机,建立了油盘的实体模型和有限元模型,利用HyperWorks—Optistruct进行了模态分析,获得结构的固有频率和振型特性参数。在此基础上,利用MSC.Patran/Nastran进行了频响分析,并将仿真结果与实验结果对比,验证了模型的有效性。通过拓扑优化和形貌优化对模型进行优化后,提高了油盘前5阶固有频率,避免了共振,且减小了表面振动速度,降低了辐射声功率。通过利用SYSNOISE对油盘进行边界元噪声辐射仿真分析,结果表明油盘辐射噪声值降低。最后,经整机振动噪声测试试验,证明减振降噪效果明显。本研究成果能有效提高油盘的结构刚度和降低振动幅度,最终改善缝纫机整机的结构辐射噪声。     

基于不中断交通运行模态分析的模态挠度法在桥梁状态评估中的应用

以张家港河大桥为对象,在不中断交通条件下对该桥实施模态试验,建立和修正其有限元模型,由此对试验模态振型质量归一化。利用振型已质量归一化的试验模态参数,计算该桥已知静荷载作用下的试验模态挠度,通过模态挠度与静挠度实测值的比较、关键问题的仿真研究和模态振型对模态挠度影响的误差分析,探讨和说明了基于不中断交通运行模态分析的模态挠度法在实际工程中应用于桥梁状态评估的可行性与有效性。     

车用交流发电机气动噪声数值分析

以某型车用交流发电机（也称爪极发电机）为研究对象,采用计算流体力学技术对交流发电机的空气动力学特征进行了三维非定常数值模拟,应用滑移网格技术和大涡模拟方法对交流发电机进行气动噪声特性研究。得到大涡模拟在交流发电机噪声数值预测方面其主要阶次和对应的幅值与试验对比有很好的一致性;前后扇叶为该型交流发电机的气动噪声声源;第6、8、10、12和18等阶次为该型交流发电机的主要气动噪声成分。在数值模拟基础上,以低噪声、高流量为优化目标,对交流发电机前端盖径向栅格分布角度进行气动噪声优化设计及降噪研究。得到前端盖径向栅格倾斜40°分布角度时交流发电机远场气动噪声最低、质量流量最大。文中所得研究成果可为车用交流发电机的气动性能和高转速下噪声的改进提供一种切实可行的参考依据。     

旋转方向对车用交流发电机气动噪声影响分析

针对交流发电机气动噪声声源组成的复杂性和不同旋转方向对交流发电机气动噪声影响问题,基于Lighthill声学理论,采用LES(Large Eddy Simulation,大涡模拟)和FW-H(Ffowcs Williams-Hawking方程)声学模型对交流发电机气动噪声进行数值模拟。研究结果表明:LES在交流发电机噪声数值预测方面其主要阶次及幅值与试验对比有很好的一致性;前后扇叶为该型交流发电机的主要气动噪声声源;第6、8、10、12和18等阶次为交流发电机气动噪声主要影响阶次,且主要能量集中在1 120 Hz~5 600 Hz频率范围内;反方向运行工况的交流发电机总声压级较正方向运行时大9.17 d B,质量流量较正方向运行的小62.87 g/s。研究成果可为车用交流发电机气动噪声性能的提高提供切实可行的参考。     

自适应滤波在车用发电机噪声测试中的应用

介绍车用发电机噪声的测试方法和特点,应用自适应滤波方法对车用发电机试验过程中所测得的发电机噪声与试验台背景噪声的混合信号进行分离研究,同时与独立分量分析（ICA）方法进行了比较。实验结果表明,用自适应滤波的方法能很好地把发电机噪声和背景噪声分离开来,从而使发电机生产厂家不必为控制噪声测试过程中的背景噪声而对其发电机试验平台进行改造,有效地解决了其产品噪声测试的难题。     

车用交流发电机气动噪声试验研究

针对某型汽车交流发电机在高速段（6 000 r/min以上）噪声源以及各主要阶次对总噪声的贡献量问题,对交流发电机进行噪声测试分析。通过阶次分析得出气动噪声的频率特性,采用交流发电机有无前、后扇叶分别单独运转等试验方法确定各阶次噪声的具体来源以及前后扇叶对主要单阶次贡献量的大小。得到前后扇叶为该型交流发电机的气动噪声声源,第6、8、10、12、18等阶次为该型交流发电机的主要气动噪声成分;前扇叶对12、18阶次噪声贡献明显比后扇叶大,后扇叶对6、8、10阶次噪声的贡献较前扇叶大。该方法对汽车交流发电机的气动性能和高转速下噪声的改进提供一种切实可行的依据。     

考虑影响声传播因素的车用交流发电机气动噪声预测

为了更准确地预测车用交流发电机的气动噪声,基于计算流体力学及声类比理论,考虑影响声传播的因素,对实验室安装条件下的某型车用交流发电机气动噪声进行研究。利用大涡模拟方法计算了交流发电机内部三维非稳态流场;依据Lighthill声类比思想,将转子表面的压力脉动等效为旋转偶极子源点集;考虑发电机机壳及实验台面对声传播的影响,建立了以机壳内表面为声源边界的半自由声场计算模型,进而预测了发电机的远场气动噪声;最后,利用实测数据对发电机气动噪声仿真结果进行了验证。结果表明:交流发电机气动噪声的辐射声场具有明显的偶极子指向特性;仿真计算结果与实验测试结果具有很好的一致性。所提的研究方法能更准确地预测发电机的气动噪声,同时可为实车安装条件下的车用交流发电机气动噪声预测提供参考。     

近场项对车用交流发电机气动噪声影响分析

为了探究近场项(反射面、端盖及定子)对车用交流发电机气动噪声的影响,基于Lighthill声比拟理论,大涡模拟(LES)方法及边界元法对交流发电机的气动噪声特性进行研究。结果表明:仿真得到的主要阶次及幅值与实验相比一致性较好,验证了仿真方法的正确性;第4、6、8、9、10及12阶次为该型交流发电机的主要阶次;反射面对各主要阶次皆有影响,端盖主要影响10阶次,定子主要影响6及9阶次;反射面对左、上测点声压级影响较大,端盖对左、右测点影响较大,定子对各测点几乎无影响;近场项对五点平均总声压级的影响大小依次为:反射面>端盖>定子。     

直接斜率法复原矩阵误差分析

利用范数理论,对直接斜率法中的复原矩阵误差进行了理论分析,认为直接斜率法中的探测噪声和测试传递矩阵的电压矩阵是影响复原电压误差大小的主要因素.在61单元自适应光学系统中噪声相同的情况下,对用Hadamard模式和单位矩阵模式这两种模式得到复原矩阵的方法进行了仿真,并用这两个复原矩阵去校正像差,得到了两个残差波面.通过比较这两个残差波面,得出在相同的噪声条件下,用Hadamard模式得到的复原矩阵有较小误差.     

车用电机噪声振动分析系统开发及应用

以车用电机为对象,从硬件组成和软件设计两方面实现噪声振动测试分析系统的开发。该系统以时域分析、频谱分析以及阶比分析等为信号处理核心,可有效地对车用电机在运行过程中的稳态、升/降速非稳态的噪声振动进行分析。以某型发电机升速过程噪声振动测试为例,简要介绍了系统的应用。并通过近两年对多种车用电机的噪声振动测试,验证了系统的准确性和可靠性,具有工程实用价值。     

轮胎横向花纹沟噪声影响因素的剖析

运用Abaqus对具有横向花纹沟的轮胎滚动进行有限元分析,提取不同速度、气压、载荷、摩擦系数条件下的轮胎花纹沟表面在轮胎接地过程中位移-时间的变形曲线。为分析横向花纹沟的泵吸噪声,建立单个横向花纹沟及其周围的空气域有限元模型,在沟表面加载位移-时间变形曲线,利用FSI方法分析速度、气压、载荷、摩擦系数等使用因素对横向花纹沟泵吸噪声的影响。结果表明：泵吸噪声随着速度和载荷的增大而增大;气压变化均会使泵吸噪声增大;而摩擦系数对泵吸噪声影响不明显。验证FSI方法分析轮胎泵吸噪声是可行的,对后续低噪声轮胎使用和花纹设计具有一定的指导作用。