船用离心风机流动诱发振动噪声数值研究

针对进出口连接有长管道的离心风机系统,其外部辐射噪声主要是内部非定常流动诱发蜗壳振动产生的振动噪声。基于风机振动噪声问题,给出了一种考虑振声耦合作用的流场-结构-声场单向耦合数值计算方法,并通过振动试验验证了此单向耦合数值计算方法的有效性,随后基于声辐射贡献量分析(PACA)方法定量的给出了噪声源位置。研究表明:振动噪声的基频分量占据主导地位,蜗壳表面声压主要由蜗壳表面振动速度或是振动加速度决定。噪声源分析表明,蜗壳侧板出口靠近蜗舌区域、蜗壳前、后板距离蜗舌180°附近区域是蜗壳基频振动噪声辐射的主要振动噪声源。     

基于传递路径改进的车用电池包减振降噪

针对车用电池包内由继电器振动所引发的噪声问题,首先,通过电池包的声振试验并结合频率响应函数和电池包壳体振动频谱特性的分析,找出了电池包的噪声源;其次,基于继电器振动的传递路径改进设计了一款低刚度隔振垫,用于过滤继电器中的低频振动,从而实现电池包的降噪。结果表明：电池包内继电器的振动主要是由刚性连接的螺栓直接传递给继电器附近的电池包壳体,从而引发壳体共振并向外辐射噪声;所设计的隔振垫可很好地过滤继电器中低频的振动且达到了较好的降噪效果;在电池包上盖板打开的状态下,总声压级下降了约6dB;在电池包上盖板密封的状态下,总声压级降低了将近11dB。     

基于电流谐波优化的动力总成振动控制

以某款集中驱动式电动车动力总成为研究对象,对电机控制策略进行优化,消除特定阶次三相电流谐波;将优化后的三相电流施加到JMAG中的电机本体模型进行电磁仿真,仿真结果表明:控制策略优化后,电机内部磁密和径、切向电磁力中的高幅值谐波得到了明显的抑制;将优化后的电磁力施加到壳体进行壳体振动响应仿真,壳体表面振动得到了衰减。所用的基于谐波优化的振动控制方法为进一步衰减总成壳体表面声辐射奠定了基础。     

轴向柱塞泵壳体降噪区域识别

为了精确识别轴向柱塞泵壳体降噪区域,首先,搭建液压-多体动力学耦合模型,求解结构噪声激振力;然后,分析零部件模态并试验验证,建立装配体有限元模型,开展基于模态的振动响应分析,通过振动实验验证模型准确性,搭建轴向柱塞泵声学边界元模型,分析其辐射噪声特性;最后,基于声学传递向量原理,开展模态及板面声学贡献量分析,对壳体噪声辐射板面进行合理划分,分析其对关键频率下辐射噪声的贡献量。研究表明:轴向柱塞泵振声模型具有良好的准确性;某板面在辐射噪声突出的1350 Hz频率下,其声学贡献量达到46.1%。精确识别了轴向柱塞泵壳体降噪区域,为其降噪优化设计提供有效指导。     

轴—壳体系统耦合振动控制原理分析及试验

螺旋桨脉动力是引起轴系—壳体振动的主要因素。基于频域模型,研究轴—壳系统耦合振动特性及参数影响,从原理上分析在推进轴系上施加控制力来抑制耦合系统振动的控制方法,并讨论基于自适应前馈控制策略的主动控制方案。采用自适应对消及归一化最小均方算法,在轴上施加纵向控制力,实时抵消脉动推力,降低轴系纵向振动,由此抑制由于轴系振动所引起的壳体振动。仿真结果表明：控制力施加位置对控制效果影响很小,不同轴承刚度对控制力大小的需求不同,刚度较小时误差收敛速度较慢,刚度达到一定程度以后收敛速度不变。通过轴—壳体试验系统对原理分析进行验证,结果也表明推力轴承刚度对轴系纵振频率的影响,所提出的控制方法能够有效地抑制壳体振动。     

水下圆柱壳体结构噪声的工况传递路径分析

为实现水下航行器噪声源和噪声传递路径的识别、量化,利用工况传递路径分析(operational transfer path analysis,简称OPA)并考虑其在实际应用中面临的4个关键问题,选取恰当的工况数组合和参考振源,采用截断总体最小二乘(TTLS)方法,有效地避免了矩阵求逆存在的不适定问题,由此建立水下结构的OPA模型.进行水下单、双层圆柱壳体结构的振动-声辐射试验,实现了噪声与结构振动数据的同时基采集.基于建立的OPA模型编制程序进行水下单、双层圆柱壳体结构的噪声贡献量分析,结果与试验测量结果吻合较好,并从传递路径的角度找出了对壳外噪声起主导作用的环节.建立的OPA方法可以识别、量化水下圆柱壳体结构的主要噪声源和噪声传递路径,并且能够指导水下航行器噪声的实时预报和减振降噪措施的正确实施.     

离心泵振动传递路径重合的解耦方法

振动传递路径分析是识别振动噪声源的重要手段,离心泵是船舶装备的核心部件之一,存在流体动力学噪声与机械结构振动辐射噪声的问题,传统路径方法无法准确识别振动源.针对以上存在的问题,提出一种适宜于离心泵的传递路径分析新方法.首先对离心泵的振动传递路径进行解耦,获得各个振动源处的激励力;其次,建立了离心泵的激励点-目标点、激励...     

深海液压动力单元振动噪声跨介质传播建模

为有效减少深潜器耐超高压装备仓的体积，深海液压动力单元多封装在箱体内，并置于舷外，通过压力补偿器实现单元内外压力的平衡。然而，由于缺乏壳体屏蔽，置于舷外液压泵的振动噪声更易于被声呐捕捉，造成深潜器隐身能力降低。深海液压泵的振动噪声传递需跨越油液-油箱壁-海水等多种介质，且液体介质属性随海水深度而变化，噪声传递机制异常复杂。采用声-固耦合的声学仿真方法，合理简化液压动力单元的深海液压泵和壳体壁面模型，研究在不同海深下，液体介质属性、深海背压、声速等多种参数对深海液压泵噪声传播距离以及噪声衰减幅度和指向性的影响规律，为提升深潜器隐身性能提供理论依据。     

双层壳舷间复合托板隔振特性研究

基于Flügge壳体理论和Helmholtz波动方程,求解了舷间托板动力响应的双壳声-流体-结构耦合方程.通过模型试验分析了敷设声学覆盖层的加筋双层圆柱壳舷间振动传递特性.试验表明,舷间采用托板连接时内外壳间的耦合作用很强,舷间振动能量主要通过托板传递,声学覆盖层敷设方式对内外壳间的耦合关系影响很小.基于阻抗失配原理,在舷间振动的主传递通道上设计了几种高传递损失的复合托板结构形式,数值分析了各种复合托板的隔振性能,并对比了它们的隔振效果.     

振动传递路径系统的参数和全局灵敏度分析

提出了振动传递路径系统响应对系统参数和传递路径的全局灵敏度分析的数值方法。考虑结构参数的随机性,获取各传递路径受体输出响应的随机统计特征,以及路径中系统参数对受体振动响应的定量影响关系。基于文中数值方法,可以定量表述影响振动传递路径系统中受体振动特性大小的路径重要度排序以及系统参数的灵敏度排序。以典型多自由度振动路径分析模型为例,讨论了随机振动系统传递路径重要度分析过程,通过与Monte-Carlo随机模拟结果相对比,验证了本方法的正确性与可行性。     

电动汽车变速器壳体振动与辐射噪声的研究

以某款变速器为研究对象,首先建立轴齿系统动力学模型,求得变速器在某一工况下壳体所承受的动态时域历程和载荷谱。以动态载荷为激励,建立有限元和边界元的仿真模型,计算壳体表面振动加速度以及壳体近声场辐射噪声。其次搭建变速器壳体振动与辐射噪声测试平台,测试相同工况下的壳体表面振动加速度值和近声场1 m位置的噪声频谱图,并与仿真结果对比,验证了有限元模型及边界元模型的正确性。最后对变速器壳体不同局域进行优化,通过仿真计算,结果显示优化后变速器壳体振动幅值及辐射噪声均得到较好抑制。     

基于局域共振的舰船浮筏低频减振方法

为控制动力机械激励下的舰船浮筏低频振动和噪声线谱,由变分原理建立了动力机械-平板-局域共振单元的耦合振动方程,采用模态叠加法导出了耦合振动方程的解,并给出了平板辐射声功率级的计算公式;设计了小尺寸轻质低频局域振子,分析了局域共振单元对动力机械激励下平板结构低频振动与辐射声功率线谱的控制效果。研究表明：在附加质量小于平板质量3%的要求下,局域共振单元可将低频振动线谱激励下平板结构表面平均振速级和辐射声功率级降低10%以上;当局域共振单元中包含多个固有频率不同的局域振子时,可以控制平板结构的多个低频振动与噪声线谱。     

基于TPA的船舶机械系统振动传递特性分析

为有效降低船舶机械系统低频线谱振动,采用传递路径分析方法（transfer path analysis,简称TPA）对典型船舶机械设备振动沿管路系统与浮筏基座传递规律进行试验研究。试验结果表明,通过传递路径分析方法辨识各路径振动贡献量合成结果与直接测量结果一致,证明了本研究方法与测试数据的正确性。通过传递路径与输入船体结构振动功率流贡献量分析,发现设备低频段振动能量主要通过浮筏基座进行传递,整个试验模型的低频线谱成分由管路系统与船体耦合引起。该研究结果可为船舶机械系统低频线谱主动控制作动器的位置优化与频率选取提供参考。     

基于多体动力学的电动客车变速器噪声预测研究

以国内某品牌纯电动客车变速器为研究对象,运用多体动力学方法对变速器进行动力学分析和辐射噪声数值仿真。首先,综合考虑齿轮传递误差、时变啮合刚度、壳体柔性等因素,建立了变速器多体动力学模型,对变速器进行动力学分析,并提取变速器壳体轴承位置激励载荷,之后采用声学有限元法对变速器进行辐射噪声数值仿真。最后,进行了变速器振动噪声台架试验,试验结果和仿真较为吻合,研究表明,基于多体动力学的变速器噪声预测方法可以准确地预测变速器辐射噪声,为进一步研究变速器噪声优化设计提供参考。     

某款发动机蛙鸣异响优化

针对某款发动机前端蛙鸣异响问题,通过对激励源、传递路径、响应点的振动噪声测试发现,发动机轮系激励会引发水泵模态共振耦合,不合理的正时罩盖安装方式及放大振动会引起表面噪声辐射。通过切断传递路径,解决此异响问题,并用测试结果验证其有效性。     

某重型装备振动控制评价指标体系研究

某重型装备行驶路面复杂多样,剧烈的振动使乘员舒适性变差,工效和操作精度降低,严重影响了该重型装备效能的发挥。针对上述问题,通过实车测试和理论分析得出了该重型装备的主要振动源和传递路径,根据振动源传递路径,对该重型装备行动系统、武器系统、舱室系统、动力传动系统等各个系统的振动控制评价指标和方法进行了研究,分析了各系统的主要部件、振动来源、振动控制结构、振动控制的评价参数,提出了以加速度均方根值、角速度、加权加速度均方根值、振动传递率、功率谱密度、振动位移、吸收功率、加速度峰值等表征各个系统振动控制的评价参数,构建了该重型装备振动控制评价指标体系,结合该重型装备行驶试验,对以上减振控制系统主要部位进行了测试,验证了这些指标的有效性和重要性,为该重型装备振动控制设计和试验评价提供了依据。降低该重型装备的振动,提高该重型装备整体效能。     

多旋翼无人机振动传递路径分析

为了确定多旋翼无人机每个振动传递路径对多旋翼无人机传感器振动的贡献量,运用振动传递路径分析方法,基于CAE技术建立了多旋翼无人机振动的结构传递路径有限元分析模型。通过Ansys的谐响分析,获得多旋翼无人机机身的振动响应以及振源对于响应点的频响函数,可以计算得到多旋翼无人机Z方向振动贡献最大。从传递路径的角度找出了对传感器振动起主导作用的环节,通过控制这些环节,有针对的采取减振措施,可以改观多旋翼无人机传感器的振动问题。     

旋转锯片空气动力学噪声特性计算与分析

为分析旋转刀具在气流作用下的声学特性,基于多场耦合计算方程建立了流场-结构-声场联合仿真模型,通过弹性体与流场的动力学计算得到了结构强迫振动响应,利用边界元法将振动响应信息作为声学边界,获取了锯片的声场辐射信息,噪声预估值与实测结果吻合良好。研究了锯片旋转过程中周围流场媒介的层流、湍流特性对锯片振动的影响规律;揭示了流-固耦合作用对声场时域、频域影响作用机制;确定了锯片空载噪声辐射的方向特性;分析了锯片尺寸结构对噪声的影响规律,为低噪声锯片的设计提供了参考依据。     

基于MATV技术的某减速器壳体声辐射研究

应用有限元方法对某减速器壳体进行了模态计算和振动响应计算,然后基于模态声传递向量(Model acoustic transfer vector,MATV)技术,计算得到减速器壳体的辐射声功率、壳体表面空气振动速度分布、外场声压级分布以及外场场点声压级等声学响应,展示了模态声传递向量技术在减速器声辐射预测中的应用方法和途径。通过对壳体对模态声学贡献量进行分析,确定了通过结构优化降低声辐射的方法。同时,壳体表面空气振动速度分布为粘贴阻尼材料降低减速器壳体声辐射提供了重要参考。     

载流管道振动输入功率流的主动控制

研究基于主动力方式的充液圆柱壳结构输入振动功率流控制,分析了充液圆柱壳受激振动的响应,利用导纳函数求解结构响应.将构造结构总的输入功率流为二次型函数作为控制目标函数.利用哈密尔顿二次型最小值理论给出了最优控制力前馈控制表达式.分析了重要参数对壳体结构振动功率流控制效果的影响.