空调对车内噪声影响的仿真分析

为研究市域列车空调系统对车内噪声的影响，本文结合边界元法和声线跟踪法，建立了市域列车空调声源车内噪声仿真模型，模型在低频区（160Hz以下）使用边界元法，考虑了空调机组和风道气流等声源在空调风道以及客室车厢内传播的特性，在高频区（160Hz以上）使用声线跟踪法，最终得到整个频段的车内噪声。选取车内中心距离地板1.6 m高度处的声压级仿真与试验结果进行对比，结果显示试验与仿真曲线的变化趋势基本一致，声压级总值相差1 dB以内，各频段声压级差值在5 dB以内，验证了声学模型的准确性。最后应用该模型对空调降噪措施进行了仿真，当仅存在空调声源时，在管道底部铺设2 m的玻璃丝绵可降低车内噪声4.0 dB(A)。     

力激励下高速列车受电弓区域组合顶板结构传声特性研究

针对高速列车受电弓区域车内噪声显著,而受电弓顶板区域结构传声特性及对车内噪声贡献研究不足的问题,采用混合FE-SEA法,考虑“受电弓安装基座-车身型材-内饰吊装/车顶空腔-内饰顶板-车内噪声”传声全链路,建立组合顶板结构传声特性分析模型,研究力激励下的受电弓区域车内噪声响应特性及空气/结构传声特性,进而提出了相应的降噪建议。结果表明：力激励下车身型材结构产生振动声辐射,其将通过空气和结构传声路径经由内饰顶板对车内噪声形成声源贡献;车体型材对车内噪声功率输入贡献约为78%,内饰顶板贡献约为15%,车身型材对车内噪声响应起主导作用;通过对型材结构进行振动声辐射优化,并对“安装基座-型材-吊装-内饰顶板”结构路径进行隔振优化,车身型材、吊装结构和内饰顶板的振动响应可降低4～5 dB,车内噪声总值降低2.4 dB(A)。定量分析了受电弓顶板各部件对车内噪声的贡献,研究成果可为高速列车受电弓区域的车内噪声控制提供参考。     

基于减振器设计的高速列车地板降噪特性研究

为解决铁路列车在轻量化、高速化的过程中带来的一系列车辆振动和噪声问题,针对已有车体结构,重点研究了地板减振器参数变化对改善车辆隔声性能的影响。首先,开展车内噪声特性及车内噪声源识别测试,探明车内噪声的显著频段、主要声源源强及分布特性;其次,对比分析地板内部安装减振器前后车辆噪声特性的变化,明确地板减振器的降噪效果;最后,运用基于声学实验室测试的方法对地板减振器各类参数开展研究和优化设计。研究表明:地板结构为车内噪声主要传声结构和声源分布区域;安装地板减振器可以有效提高地板结构的隔声量,从而达到抑制车内噪声的目的;改变地板减振器刚度、邵氏A硬度、阻尼、载重及数量均对地板结构隔声性能有一定影响。本研究可为轨道车辆减振降噪设计提供依据。     

低温环境下高速列车车内噪声问题及控制方案

对低温环境下(-30℃)的250km/h高速列车车内客室端部噪声进行测试,深入分析了运行环境温度对车内噪声的影响。通过对比夏季、冬季两种季节因素,掌握了不同环境下高速列车的车内振动噪声特性、车下声源特性和声振传递路径,研究了低温环境下的高速列车减振降噪技术,以提高低温环境下高速列车的车内噪声性能。研究结果表明,车内客室端部噪声异常问题是由于受到列车250km/h匀速运行时的过枕垮频率激励,而冬季运行时转向架区域减振性能下降,使得该频率更容易传递至车内所致,并激发车内客室空腔的声学模态。通过从传递路径上进行控制,使用一种金属减振器代替原有地板的支撑结构,优化车体内地板和外地板之间的弹性支撑,能够有效改善低温环境下高速列车车内客室端部异常噪声问题。     

高速列车受电弓气动噪声降噪

基于Lighthill声学理论,采用宽频带噪声源模型、大涡模拟和Ffowcs Williams-Hawkings声学模型对某型高速列车气动噪声进行数值模拟,建立3节编组高速列车整车气动噪声模型,分析该型高速列车的主要气动噪声声源及远场气动噪声特性,并以受电弓为主要气动噪声源进行降噪研究,主要考虑受电弓的开/闭口方式、不同受电弓导流罩结构、受电弓导流罩不同安装位置等主要噪声源部位处的低噪声设计。基于以上分析,得到低噪声的高速列车受电弓结构,较原始高速列车其最大声压级减小3.1 dBA,达到低噪声设计目标。且通过风洞试验验证了所提出的高速列车气动噪声计算方法的有效性和正确性。     

科技信息

一种在1990年全国第6届发明展览会上获银牌发明奖的管道高效消声器,已列为武汉市重点推广的科技项目。发明人王法源在研究了尖劈吸声、旋转叶轮消声、微孔板阻抗消声和管壁散射消声四大功能原理之后,综合其结构特点设计出这一新型结构。比现有消声器消声频带更宽,达63～16000H_z,降噪作用显著,管道减振效用更为明显,耗能更少.已应用于几种空压机,降噪量10～15dB;用于风动马达,降噪20～25dB;用于高速气流管道,降噪35dB以上.关于如何应用这项发明,发明人指出,必须从实际出发,掌握主机对消声器声学性能、空气动力学性能和结构设计特性三个方面的要求。在     

高速列车受电弓区车内噪声研究与控制

针对高速列车受电弓区噪声相对较高的问题,提出受电弓减振安装方案,并在模拟实车环境下验证了其降噪效果和可靠性。首先,在某高速列车上进行了线路运行条件下受电弓区振动和噪声测试,分析发现结构振动是该区域噪声传播的重要方式,设计了一种独特的锥形椭圆结构减振座,用于受电弓弹性安装;其次,搭建了模拟现车试验台,验证减振座的降噪效果;最后,进行了总计252万次的疲劳试验以验证减振座的可靠性。试验结果表明,该减振座能够有效减小受电弓振动对车体的激励,从而降低该区域的噪声,降噪效果约为4dB(A),其疲劳可靠性能够满足线路运行要求。     

高速列车车内客室端部噪声分布特性与声学模态分析

基于现场测试,对高速列车车内客室端部噪声分布特性进行分析研究。结合车内、车下振动分析和车内空腔声学模态计算,明确车内客室端部噪声分布的形成机理,在此基础上提出高速列车车内客室端部噪声问题的改善建议。研究结果表明,高速列车车内客室端部靠窗位置和过道位置的横向距离为1.2~1.7 m,但靠窗位置的噪声却比过道位置大8 dB(A)左右。车内的噪声和车内、车下的振动加速度在111 Hz附近均存在显著的峰值,这个频率正是列车在250 km/h运行速度下的过枕跨参数激振频率。车内空腔声学模态在111 Hz附近基本上表现为横向两侧大、中间小的状态。车体系统的结构振动和车内声学空腔存在相互耦合的关系,最终导致车内客室端部出现这种特殊的噪声分布。相关研究结果可为研究消除或降低高速列车车内异常噪声的措施提供参考。     

某8m旅游客车声学包装的优化设计

综合介绍了基于声学包装优化的客车噪声控制策略。通过两种方法可对声学包装进行优化以控制噪声的传递途径:提高密封性能;采用高吸声系数和高声传递损失的材料来阻碍声能的传播。将此降噪策略应用于某款8m旅游客车,实车测试表明优化后整车噪声水平有明显降低。该优化设计方法可为其他客车的噪声控制工作提供参考。     

农用柴油机排气消声器声学性能优化研究

针对农用柴油机在工作过程中产生的排气噪声较大的问题,提出一种直通式并联微穿孔消声器结构,利用近似模型结合多岛遗传算法(multi-island genetic algorithm, MIGA)对消声器进行优化。为了探究结构参数对声学性能的影响规律,得到降噪性能较好的一组消声器结构参数,基于声学有限元方法计算了0-3000Hz的传递损失,采用拉丁超立方抽样对5个设计变量进行采样,建立了径向基神经网络近似模型,并验证其计算精度;最后,结合多岛遗传算法对RBF模型进行优化。结果表明,参数优化设计后的消声器在目标频段内平均传递损失由27.4dB增加到了34.5dB,提高了7.1dB,满足了降噪要求,优化效率得到提高,消声性能得到改善。     

空调室外机气动与声学特性的研究

采用CFD模拟方法对空调室外机风道系统进行了模拟计算。根据计算结果分析了室外机风道系统的流场,比较了不同声源下的噪声频谱,从而得出不同声源对噪声的影响。同时,对中隔板的孔和缝隙上的噪声进行了分析,提出了降低噪声的方法。将整个室外机的噪声频谱与室外机振动模态频率进行比较,找出共振区域,为室外机噪声的降低提供了参考。     

内燃机配气机构噪声控制

为降低内燃机配气机构振动噪声,以某125型摩托车发动机配气机构为研究对象,利用高次多项式对凸轮型线进行优化设计.配气机构多体动力学仿真表明:优化后的配气机构没有出现"飞脱"和"反跳"现象,进、排气气门丰满程度有所增加,在各个转速下,气门的最大振动加速度降低了65%左右,气门与摇臂的撞击力有所降低,且气门与气门座间的撞击力明显下降.在此基础上,制作了凸轮样件并对优化前后配气机构进行声功率测试试验.结果表明:在测量转速范围内声功率级均降低1.5～2dB.     

对称消声器传递损失测量及误差修正

为了提高对称消声器传递损失的测量效率,基于声学理论分析,提出了一种单负载法传递损失计算模型。针对反射系数较大的吸声末端,导致该方法在实际测量中存在较大误差的问题,推导出了一种能够消除测试管道末端反射声波在上、下游形成多次反射的修正公式。通过自制阻抗管进行试验测试,结果表明：在末端声学负载吸声性能良好的情况下,单负载法传递损失计算模型能够精确计算出对称消声器的传递损失;修正公式能够有效地消除末端负载所引起的反射波对传递损失计算的影响,降低对末端声学负载吸声性能的要求,保证单负载传递损失计算模型的适用性。     

基于有限元法的列车空调箱体模态分析

由于空调箱体在随列车运行过程中需承受大量振动载荷,容易对空调箱体结构产生破坏,降低使用寿命,所以需对空调箱体进行模态分析。通过模态分析可以得到空调箱体的固有频率和模态振型。通过固有频率的计算可以得到空调箱体在随列车运行过程中自身固定的频率。通过模态振型能够得到空调箱体结构的整体刚度特征,预先发现结构的刚度薄弱区,为结构方案优化设计提供一定的参考价值。     

汽车消声器的声学性能分析与结构优化

针对某三缸发动机排气噪声超出目标限值,将声学性能作为评价指标,利用Virtual.Lab声学有限元模块对排气消声器的声学性能进行仿真分析,对比传递损失试验结果对该声学软件的仿真精度作出评价:Virtual.Lab软件在整个频段与试验值较为接近,能准确的反映消声器的声学性能。根据原排气消声器的传递损失分析结果,提出亥姆霍兹共振腔结构及阻抗复合型结构等参数设计的前后端消声器优化方案。最终对优化后的排气消声器进行尾管噪声试验,确认排气噪声达标。     

基于板件贡献分析的装载机驾驶室低噪声设计

分别建立某装载机驾驶室及室内声腔有限元模型,通过单点输入多点输出(single input and multiple output,简称SIMO)法模态试验验证了声振耦合模型的准确性,测取悬置点激励进行频率响应分析及室内噪声预测。对驾驶室进行声学灵敏度分析,采用声传递向量法对驾驶室进行声学板件贡献度分析并对关键板件进行形貌优化,同时添加橡胶阻尼材料抑制壁板振动,进行二次声压虚拟预测。结果表明,声学灵敏度分析可得到多阶关键声振耦合频率,声传递向量法板件贡献度分析能准确定位产生噪声峰值的关键板件,形貌优化及添加阻尼材料的方案降噪效果显著,室内总声压级降低了4.43dB。此方案系统地为低噪声车身设计提供了技术路线,减少了传统方案的主观性和重复性,缩短了研发周期,降低了研发成本。     

高速列车转向架区气动噪声分离研究

高速列车转向架区的噪声包含气动噪声、轮轨噪声和设备（结构）噪声,为了将这几种噪声进行分离,将工况传递路径分析（operational transfer path analysis,简称OTPA）技术用于转向架区气动噪声分离。低速运行工况,转向架区的噪声主要是轮轨噪声和由电机、轴箱、齿轮箱等动力设备产生的结构噪声,气动噪声很小可以忽略不计,通过低速运行工况的传递路径分析可以得到轮轨声和结构声路径的传递函数;高速运行工况,转向架区目标点的噪声是3种噪声贡献叠加的结果,在假定轮轨噪声和结构噪声传递函数不随速度变化的前提下,用低速运行工况下的传递函数可以求得轮轨噪声和结构噪声的贡献量,与目标点总值比较,差异部分即为气动噪声的贡献量。分离结果表明,气动噪声占主导的速度转折点出现在200 km/h,350 km/h速度级下气动噪声的贡献量达到60%,轮轨噪声的贡献量约为30%,仍不可忽略。     

多孔空气静压轴承动力学性能影响参数的优化设计

位移阻抗性能直接反映了空气静压轴承对外动载荷的抵抗能力,在考虑自激振动削弱的动力学性能设计中应对其进行优化提升。为提升轴承的动力学性能,削弱气锤振动,针对气膜-被支承件系统的位移阻抗进行研究。采用数值仿真方法,引入动网格技术计算位移阻抗,明确多孔空气静压止推轴承的结构、运行参数对位移阻抗的影响机制;基于径向基神经网络模型建立以轴承参数表示的位移阻抗近似分析模型,并采用PARETO分析对比讨论轴承参数对位移阻抗的影响;建立优化设计数学模型,以削弱气锤振动为目的,在气锤振动的频率范围内与给定负载条件下针对位移阻抗进行优化。分析结果表明：由于挤压膜效应,外激励频率对于位移阻抗具有最大影响,位移阻抗随激励频率的增大而急剧增大,因此轴承对于高频外载荷具有较强的抵抗能力,需要着重提升低频激励下的位移阻抗性能;小孔直径、气膜厚度与供气压力对位移阻抗的影响大于气腔尺寸与小孔位置的影响。研究结果与优化建模流程可为轴承的工程设计提供参考。