叶片旋转噪声激励下旋涡风机壳体声辐射计算理论及分析

基于旋涡风机内螺旋形流动,采用面元法和螺旋桨尾流面建模法建立叶片表面气动载荷理论计算模型。根据FW-H方程所得的叶片旋转噪声结果对旋涡风机壳体进行简化,基于Fluegge薄壳理论和拉格朗日能量法建立了旋涡风机壳体动力学模型,并结合边界元法建立了壳体远场声辐射的理论计算模型。理论计算的壳体声辐射指向性表明,壳体声辐射主要是在风机的周向位置,与试验结果一致。且较商业软件仿真,采用该文理论方法的计算时间大幅减少。最后利用理论计算模型,探讨了叶片数、叶片厚度、叶片宽度和叶片弯角对叶片旋转噪声激励下壳体声辐射的影响规律:叶片数的增加使得声压级逐渐减小;叶片厚度的改变对平均声压级几乎没有影响;随着叶片宽度的增加,声压级先减小再增大;声压级随前向叶片弯角的增大而增大,随后向弯角的增加而减小。     

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。     

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。     

基于主动支承的推进轴系横向振动传递控制方法研究

为减小螺旋桨激励下推进轴系的横向振动传递,提出了一种基于主动支承的控制方法。该方法在艉轴承处按垂直、水平两个正交方向布置连接艉轴承与壳体的主动支承,支承内部安装电磁作动器并采用直接速度反馈,抑制螺旋桨横向激励通过艉轴承支承向壳体传递,降低螺旋桨横向脉动力诱发的壳体表面振动与声辐射。建立了桨轴系-主动支承-壳体的耦合动力学模型与壳体声辐射计算模型,通过仿真揭示了主动支承对螺旋桨激励下的壳体表面声功率具有明显的抑制效果,还给出了原理性实验验证,结果表明正交主动支承能够衰减轴端激励引起的壳体表面法向振速。     

基于主动艉支承的推进轴系横向振动抑制仿真与实验研究

提出一种基于主动艉支承的推进轴系横向振动传递控制方法,以抑制水下航行器的低频声辐射。该方法将传统的艉轴承支承方式由面支承改为点支承,通过六个主动作动器抑制螺旋桨横向激励力经由艉轴承向壳体的传递。建立包含主动艉支承的螺旋桨-推进轴系-壳体耦合系统动力学模型,分析系统振动传递特性及控制策略可行性;结合自适应控制算法,计算螺旋桨横向激励下的振动传递抑制效果。构建包含主动艉支承的螺旋桨-推进轴系-壳体实验系统,进一步验证控制方法的有效性。仿真与实验结果均表明主动艉支承对于螺旋桨横向激励力经由艉轴承向壳体的传递具有明显抑制效果,可有效降低壳体表面法向振动。     

螺旋桨激励力下轴系-艇体耦合系统低频声辐射特征分析

针对某轴系-艇体缩比试验模型,首先进行动力学建模,并利用试验数据对模型参数进行修正。在此基础上将振动模型利用直接边界元法进行进一步延伸分析,对螺旋桨纵、横激励力作用下壳体的声辐射特征进行预测,得到两种激励力下典型模态的壳体表面声压和远场声压分布特性,并从能量角度对耦合系统的声辐射特性进行分析,给出轴系-艇体耦合系统水下声辐射特性。     

不同海拔下涡轮增压柴油机表面辐射噪声试验研究

采用表面声压级测量法,运用大气压模拟测试系统,以4100QBZL柴油机为研究对象．测试计算涡轮增压柴油机同转速不同海拔下声功率,不同海拔不同转速下的声功率,不同转速下不同喷油提前角的声功率：分析测试结果表明：表面辐射噪声随转速增加而增大;同转速下,增压柴油机整机噪声随海拔增加而增大;以及不同转速下,喷油提前角对柴油机噪声影响规律。     

燃料电池车用漩涡风机壳体辐射噪声数值预测

数值模拟燃料电池车用旋涡风机壳体的结构振动辐射噪声。首先给出燃料电池车上旋涡风机运行时振动噪声测量结果,然后使用Fluent模拟风机内部三维非定常流场,将作用在壳体表面的非定常力加载到壳体模型,使用Nastran对壳体进行动力响应计算,实现气体到结构的单向耦合。接着使用Virtual. Lab模拟风机壳体振动向外辐射的噪声,将试验测量和数值计算结果进行对比,表明此方法能够较为准确地模拟壳体的振动辐射噪声。最后采用这一方法研究散热片及结构阻尼对风机振动辐射噪声的影响。结果表明：无散热片以及增大结构阻尼系数可以降低漩涡风机壳体辐射噪声。     

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。     

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。     

某型高压油泵壳体表面辐射噪声特性研究

采用有限元与边界元联合求解的方法对高压油泵壳体表面辐射噪声特性进行研究。利用Pro/E软件建立了高压油泵壳体三维模型,利用Abaqus软件求解其表面振动响应,把其结果作为在Virtual.Lab Acoustics软件中边界元求解辐射声场时的边界条件,并分析了对整体表面辐射噪声声功率贡献较大的部位,计算结果与试验结果吻合较好,表明该方法可行性高,并为后续高压油泵结构的改进设计提供了参考。     

城市轨道车辆车内噪声特性研究

采用有限元法结合边界元法研究按额定速度行驶的城市轨道客车车内噪声特性。车辆行驶工况下车身所受到的结构激励力以车底架上的载荷谱描述,采用有限元计算该激励下车体表面的振动速度,并采用边界元法预报相应的车内声场。最后,分析车身表面不同位置对声场最大声压级点的贡献量及其随频率和空间分布的规律。     

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)。     

基于流固耦合与多目标拓扑优化的低噪声塑料机油冷却器盖优化设计

机油冷却器盖属于薄壁件,距离振动激励源较近,容易产生较大的振动噪声,且内腔冷却液的存在对机油冷却器盖的振动噪声有着很大的影响。为有效的对塑料机油冷却器盖的振动噪声进行仿真研究及优化,将流体冲击压力作为预应力的同时,结合塑料机油冷却器盖与内腔流体的流固耦合模型,采用流固耦合的方法对塑料机油冷却器盖的振动噪声水平进行了预测评估;根据预测结果,识别出对噪声贡献度较大的耦合模态频率;以降低塑料机油冷却器盖整体噪声为总目标,以提高各贡献度较大的耦合模态频率为子目标,利用加权指数法建立了多目标优化函数,对塑料机油冷却器盖结构进行了多目标拓扑优化。结果表明,优化后降噪效果明显,总声功率级降低了1.79 dB。     

虚拟车内噪声响度场分布的声源识别分析与优化

针对传统声压级对车内噪声主观性考虑不足的缺陷,提出符合人双耳特性的虚拟车内噪声特征响度预测及声源识别方法。根据某重型商用车驾驶室内低频轰鸣声严重的问题,基于Zwicker响度模型,在matlab中建立频域的混响场特征响度计算模型。结合路试实验激励数据和驾驶室有限元声-固耦合模型,对驾驶室内噪声响度分布和响度结构板块贡献量进行计算,识别不同板材振动产生的辐射噪声分量对驾驶室内噪声品质频谱特性的影响。实验结果表明：相对于声压级,采用响度作为分析参数提高了驾驶室内噪声源识别精度,指导结构优化设计,改善车内声学品质具有更好的效果。     

流体激励下泵喷推进器声振耦合响应数值分析

泵喷推进器由导管、转子和定子组成,它具有推进效率高的优势,但其在流体的作用下也易产生剧烈的结构振动并辐射噪声,削弱水下舰船的声隐身性能。为了解流体激励下泵喷推进器的动态特性,首先通过基于大涡模拟的计算流体力学(CFD)仿真计算,得到推进器的非稳态流场,提取泵喷推进器关键结构表面的脉动压力,并将此流体载荷作为推进器声振耦合分析的激励源;然后,建立泵喷推进器水下结构声振耦合系统的有限元/边界元模型,分析流体激励下结构的振动位移响应和辐射声场分布;最后,讨论不同进速系数对于泵喷推进器水动力性能和声振耦合响应的影响。仿真分析的结果可以为典型结构泵喷推进器的减振降噪设计提供一定的依据。     

驾驶室内部噪声分析与阻尼降噪

基于有限元和边界元方法,运用ANSYS和SYSNOISE软件建立驾驶室声—固耦合有限元模型和声学边界元模型,计算在指定工况下壁板的振动和驾驶员右耳旁的声压级。在此基础上,进行面板声学贡献度分析,确定对驾驶员右耳声压贡献突出的壁板。通过采用沥青型阻尼材料对壁板进行减振降噪处理,有效地降低驾驶员右耳旁噪声。     

湍流边界层激励下加筋平板振声响应特性研究

船舶、汽车和飞机等高速运动时,其外壳受湍流边界层壁面脉动压力激励而产生的内场声辐射成为该类交通工具自噪声的重要成分。基于模态叠加法计算结构振动响应。采用湍流壁面脉动压力功率谱Corcos模型,计算了外侧气流或水流湍流边界层激励下简支平板振动及内场辐射声,计算值与解析解和试验值吻合良好,验证了算法的有效性。采用湍流壁面脉动压力功率谱改进型Corcos模型,研究了外侧水流湍流边界层激励下平板及板格的振声响应特性,结果表明:水流马赫数低,壁面脉动压力迁移波数大于平板结构弯曲波数,壁面脉动压力波数-频率谱的迁移脊对平板的激励作用可以忽略;横向或纵向加筋对板格振动速度自功率谱级基本无影响;减小板格宽度与长度之比,适当增大板格流向长度可使平板振动辐射声功率在2 000 Hz以上明显降低。     

叶片厚度对旋涡风机叶片噪声的影响分析

利用三维CFD模型对旋涡风机内部流场进行模拟分析,获得叶片表面的压力脉动信息,以叶片表面压力流场作为气动声源,通过求解FW-H方程,计算了叶片产生的远场气动噪声;并以叶片表面的压力脉动信号作为激励源,计算了叶片振动产生的噪声。计算结果表明叶片厚度在1 mm到4 mm的范围,其气动噪声基本保持不变,结构噪声随叶片厚度减小而大幅增加,进一步分析得出叶片产生的噪声以气动噪声为主,结构噪声基本可以忽略。     

内燃机噪声优化对车内声学的影响研究

提出了内燃机结构辐射噪声的仿真与优化方法,评价了内燃机噪声优化前后车内噪声的变化。建立了内燃机和前围板的有限元模型,通过模态分析验证了模型的精度。采用柔性多体动力学方法计算了内燃机的振动响应,并结合边界元算法得到了结构辐射噪声。完成了机体的结构优化,通过提升刚度使整体模态频率与激励峰值频率分离,从而降低机体结构响应,减小辐射噪声。搭建了内燃机与前围板的声学耦合模型,计算得到经机体结构优化前后的内燃机辐射噪声通过前围板后进入车内的声功率。结果显示,机体的优化方案大幅降低了其辐射噪声,从而减小了整机的辐射噪声。研究内燃机噪声与车内噪声的传递路径后,发现车内噪声有了明显的下降,从而证实了优化设计的可行性和有效性。