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。     

发动机油底壳的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20 %左右,已成为降低发动机噪声的重要制约因素。以铸铝油底壳为例用有限元模型计算约束模态,并对结果进行综合性分析,识别出油底壳的结构薄弱位置。然后采取加筋,和底部进行形状上的结构优化,得到一种油底壳的最佳结构设计方案。经计算优化后的油底壳,第一阶约束模态频率提高了56 %,且在2 000 Hz内的阶数减少了3阶。最后通过实验测试对比表明：发动机整机1 m声压级均值,在油底壳优化后,由原来的76.7 dB(A)降到75.6 dB(A),降低了1.1 dB（A）,有一定的效果。     

空滤器结构优化和辐射噪声分析

针对试验中发现的空滤器壳体辐射噪声大问题,综合运用模态计算、进气压力频谱计算、拓扑优化、形貌优化和声学有限元法解决了该问题。首先,通过模态计算,得出了空滤器外壳的各阶振型和模态频率。接着分析了发动机的进气压力波频谱,找出了进气压力较大的频段,由此可知空滤器辐射噪声大是由于第1阶频率较低引起的。然后,通过拓扑优化和形貌优化,找出了筋的最佳布置位置,使空滤器外壳的第1阶频率得到大幅提高。最后,通过辐射噪声的计算,确认了改进后的空滤器外壳的总声功率级降低了13.8 d B,噪声改进效果非常明显。     

某型柴油机缸盖罩噪声预测及降噪研究

车辆发动机噪声过大会影响驾驶舒适性,故有必要对其进行降噪。针对某型柴油机缸盖罩噪声突出的问题,采用仿真分析与结构振动声辐射理论相结合的方法,对缸盖罩的振动响应和辐射噪声进行预测。通过识别振动薄弱环节,确定优化方向,提出结构改进方案。根据改进方案得出的研究结果表明,缸盖罩顶面振动响应较大,改进后其总声功率级降低了5.81 dB(A),降噪效果明显。     

船用柴油机油底壳声辐射计算及结构优化设计

以某船用高速柴油机油底壳为研究对象,通过测试获得油底壳激励载荷,分别利用声振耦合模式下有限元-边界元法及非耦合模式下有限元-边界元法计算油底壳辐射噪声。结果表明,不同模式下油底壳辐射声功率曲线基本吻合,油底壳与辐射介质间耦合作用可以忽略。分别利用非耦合模式下有限元-边界元法(FE-BEM)、有限元-匹配层技术(FE-AML)及有限元-无限元法(FE-IFEM)计算油底壳辐射噪声,探索了3种方法在建模规模、计算精度及计算耗时方面的差异性。研究发现,宜首选有限元-边界元法计算船用柴油机油底壳辐射噪声。为减小油底壳辐射噪声,对油底壳结构进行多目标形貌优化设计,结果表明,形貌优化可有效降低油底壳振动及辐射噪声,减少设计重复性并缩短设计周期。     

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。     

基于响应面法的槽形梁结构噪声优化研究

轨道交通槽形梁结构在列车动载作用下会辐射低频噪声,这种低频噪声对人体健康危害很大。以轨道交通30 m简支槽形梁为研究对象,基于车桥耦合分析模型,利用有限元法和边界元法计算槽形梁结构辐射声功率。将响应面法与辐射声功率计算相结合,建立了以槽形梁辐射结构噪声在分析频率范围内的总声功率级为目标及以槽形梁质量为约束的声学优化模型,再利用序列二次规划法进行求解,最终找出了槽形梁结构声学最优的截面尺寸。优化后槽形梁底板厚度为0. 34 m,腹板厚度为0. 22 m。计算结果表明,利用响应面法可以有效的对槽形梁进行声学优化,而且优化后的降噪效果还是比较显著的。     

齿轮箱减振降噪优化设计方法研究

对某试验用齿轮箱进行了模态贡献量与面板声学贡献量分析,确定齿轮箱运行过程中箱体振动主要贡献模态和噪声辐射面板;结合振速法原理,对箱体表面振动与辐射噪声的关系进行了分析,实现基于有限元方法对箱体进行稳态振动响应求解与主要面板辐射声功率级的计算;将主要贡献模态固有频率和面板辐射声功率级作为目标函数,编制APDL的优化求解程序对齿轮箱箱体实现了减振降噪优化,得到了箱体各壁面的最优壁厚组合.结果表明,该方法具有很好的减振降噪效果,为齿轮箱的优化设计提供了借鉴意义.     

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.     

分层有限元模型下层合板声功率优化设计

基于遗传算法对层合板结构辐射声功率最小化进行铺设角优化;利用分层有限元模型求解层合板固有频率及振速分布;通过声辐射模态理论计算结构辐射声功率。以铺设角作为设计变量、辐射声功率作为优化变量,分别以某4层、8层层合板结构为例,研究不同频率时声功率最小化对应的优化铺设角。数值分析结果表明,在同一优化铺设角下,优化后第一阶声功率与辐射总声功率差别不大;对相同层合板结构而言,随频率增加声功率优化量增大;相同厚度下层合板铺设层越多声辐射功率优化量越小。     

４９０柴油机机体减振降噪研究

采用虚拟样机方法对某４９０型柴油机机体进行减振降噪研究。首先讨论机体有限元建模方法,通过对有限元模型的模态验证,证明有限元模型的准确性;然后以该机体有限元模型为基础建立发动机多体动力学模型,将动力学仿真得到的计算结果与台架试验得到的实验结果进行对比,二者吻合较好。最后对机体裙部进行重新设计,改进后机体的辐射声功率降低了３．１ｄＢＡ,同时机体传递给油底壳的激励也得到大幅降低,改进工作取得很好的效果。     

加筋圆柱壳声辐射特性研究及声学优化设计

为研究全频段加筋圆柱壳声辐射特性,基于VA-ONE建立FE-BEM混合法、FE-SEA混合法及SEA法低中高全频段的计算模型,并进行加筋圆柱壳辐射声功率的计算,从结构固有模态角度研究了各阶模态的声辐射效率。结果表明,加筋能够减小圆柱壳结构的总体辐射声功率,尤其可以减小低频段的辐射声功率;在中低频区,各阶模态的模态辐射效率具有较大差异,在中高频区,则相差不大。进一步研究了激励位置、壳厚、材质及辐射介质对加筋圆柱壳声辐射特性的影响。为减小加筋圆柱壳对外场点的辐射声功率,基于NCT模块及Design Optimization模块进行声学优化设计,结果表明,将GA算法与SQP算法或MMA算法组合使用不仅可以减少运算时间,而且可以获得较好的优化方案。     

发动机机油盘自由模态分析及试验验证

机油盘是发动机的关键部件之一,在发动机工作的影响下机油盘会产生复杂的振动,是发动机噪声的主要来源之一。因此,降低机油盘的振动和噪音是降低发动机辐射噪音和总体噪音的重要环节。对机油盘进行有限元分析建模,利用Hyper works软件计算求解,得到机油盘前十阶的固有频率。利用试验模态分析获得机油盘的试验频率,并对比机油盘仿真频率与试验获得的自由模态频率,验证了有限元计算结果的精确性。     

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。     

基于支持向量机的柴油机噪声品质客观评价参量权重分析

以一台6缸柴油机为研究对象,采用分类对偶比较法对采集到的目标机型在多工况下的辐射噪声品质进行主观评价试验,同时选取并计算了可以描述其声音特性的5个客观评价参量,引入支持向量机,建立了柴油机噪声品质预测模型,并借助噪声测试样本验证预测模型的准确性。然后以柴油机噪声品质预测模型为基础构建起客观评价参量的权重分析模型,分析柴油机噪声品质客观评价参量对主观评价结果的影响权重。研究表明,柴油机噪声品质主要受响度和粗糙度两个客观评价参量的影响。此次分析对高声品质柴油机的设计起到了指导性的作用。     

基于遗传支持向量机的柴油机辐射噪声品质预测技术

以一台六缸车用柴油机为例,研究了其在变负荷及转速工况下表面辐射噪声品质情况,为进一步提高整机声品质,开展柴油机结构声学设计奠定了理论基础。研究国内外车用柴油机客观评价特征,并选取响度、尖锐度、粗糙度和波动度来描述辐射噪声的客观评价特征;针对柴油机噪声特点,采用成对比较法开展以专业陪审团人群为目标的满意度评价研究;应用遗传算法优化支持向量机（GA-SVM）建立起该车用柴油机声品质预测模型,并与BP神经网络预测模型进行比较,结果表明,基于遗传算法优化的支持向量机辐射噪声品质预测模型较神经网络建模预测精度更高,能够更准确地反映客观评价参量与主观满意度之间的非线性映射关系。     

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。     

除自谱的互谱矩阵波束形成的噪声源识别技术

由于传声器阵列具有自噪声的干扰,在各通道的互谱距阵中,消除对角自谱元素的波束形成,可以提高声源识别的精度。由此,建立相应的声源识别算法和平面声源的成像软件。并对某发动机在额定工况下的噪声源识别进行验证。结果表明：发动机前端噪声来源于空气压缩机排气出口和曲轴传动皮带轮的上方机体辐射;左右两侧噪声来源于发动机缸体和油底壳辐射。由此表明涉及的算法与成像软件的正确与有效性能。