节气门急速开启过程流动噪声数值分析与研究

研究了节气门运动对流动噪声的影响。采用计算流体力学与计算声学耦合方法,并结合运动网格技术,实现对节气门由关闭向全开位置急速转动过程时空气瞬态流动引起噪声形成的三维数值模拟,分析了节气门处于不同转角时刻,空气流场与流动噪声的变化规律。在节气门转动初期,节气门后侧流动区域有涡流形成,节气门前后两侧的压力发生陡降,在节气门上边缘和下边缘附近产生两个流动噪声区,随后在节气门下游逐渐合并。流动噪声声功率级先增加然后逐渐减小,并接近稳定,节气门开度在40°附近时,声功率级达到最大。随着节气门开度的继续增加,节气门后侧的涡流逐渐减弱,节气门前后两侧的压力降逐渐减小。噪声场时域-频域计算结果发现,节气门噪声属于中低频段宽频噪声,其中大约100Hz以下的低频噪声占主要贡献量,声压级较高,并且声压没有随着测点与节气门的距离增加而明显衰减。控制节气门流动噪声的重点在于减少低频噪声。     

涡流法在机械设备检修中的应用

涡流法是指涡流检测技术在探伤中的应用。近年来借助于计算机及有限元数值计算成功地应用于涡流场的数值计算及分析，丰富了涡流检测的理论。随着微电子学和计算机技术的发展及各种信息处理技术的采用，对复杂的涡流信号进行分析和缺陷分类，减少了人为误差。     

矿用通风机二级叶轮尾迹区域涡量与气动噪声分析

采用大涡模拟和Lighthill声比拟法,在额定工况下对矿用通风机二级叶轮尾迹区域的流场与声场进行数值模拟,分析涡量和气动噪声.分析结果表明,矿用通风机二级叶轮尾迹区域的涡量最大值产生于机壳壁面,沿扩散锥方向涡量逐渐减小;气动噪声最大声压级主要集中在靠近二级叶轮尾迹的涡流紊乱区域,沿出风口方向气动噪声逐渐减小.靠近矿用通风机二级叶轮尾迹区域的气动噪声主要是二级叶轮旋转基频的离散噪声,沿出风口方向气动噪声的离散性质逐渐减弱,并且逐渐以宽频噪声为主.数值计算结果与试验结果吻合,验证了数值模拟的正确性.     

大型汽轮发电机端部电磁场数值分析

为解决大型汽轮发电机在不同运行条件下端部绕组的动力响应问题,基于全变量法,首先建立了汽轮发电机动态性能计算机仿真的等效电路模型和计算方法,以及端部涡流场、电磁力数值分析的三维有限元模型和计算方法;然后应用前述的模型和计算方法,采用有限元分析软件ANSYS,对某台大型汽轮发电机不同运行工况下的端部动态涡流场、电动力进行了数值分析和计算.研究结果表明,该方法在大型汽轮发电机绕组工程设计方面具有一定的指导意义.     

低噪声拖曳试验平台数值计算分析

阐述了一种应用于拖线阵流噪声测量的低噪声拖曳试验平台的设计和数值计算分析。针对拖线阵流噪声试验系统对拖曳试验平台小尾流、低噪声的需求,提出了一种三体船形式的拖曳试验平台设计方案。采用有限体积法,对空间域进行离散化处理,通过CFD软件对试验平台的水动力特性进行了仿真计算验证,得到了拖曳试验平台不同航速下的流场分布。采用Lighthill声类比法从CFD计算得到的拖曳试验平台湍流区域流场中提取出噪声源,进而模拟出拖曳试验平台不同航速下的噪声场分布。数值计算结果表明,该拖曳试验平台在规定的工作航速范围内,尾部兴波最大波高不超过28 cm,尾部噪声场最大声压不超过56.62 dB,具有良好的尾流场特性和噪声水平,对拖线阵影响极小,有利于准确测量拖线阵流噪声特性。     

汽车集成水箱噪声数值模拟研究

针对汽车集成水箱正常工况下水流翻滚噪声机理,采用声学Lighthill声类比理论与计算流体力学(CFD)流场耦合,对水箱电机侧进行数值模拟研究。本文采用SST(Menter)K-Omega分别对优化前与优化后水箱内部结构进行流场定常分析以及通过分离涡模型进行非定常求解,输出水箱内部压力与速度云图、叶轮脉动压力云图,然后作为声学有限元与无限元数值计算的输入进行直接频响分析,对比不同模式下水流噪声,分析水箱内部声压级变化。结果表明：冷却液翻滚声主要集中在50～500Hz,通过箱体传递,内部水箱挡板处形成明显的涡流现象,声压级分布较大,整体属于宽带噪声特性曲线。优化流道板模型水箱噪声降低3.65dB,涡流强度减小。研究结果对汽车水箱设计和性能改造提供很多的理论基础。     

地下电缆排管涡流损耗及经济性分析

为解决传输线电流在传统钢筋混凝土地下电缆排管中产生涡流损耗而造成电能浪费的问题,将有限元数值分析技术应用于地下复杂环境涡流-温度场的分析和计算。提出了地下电缆排管涡流-温度耦合场的三维有限元模型,兼顾求解速度和计算精度需求的剖分方法以及多物理耦合场的迭代求解方法。通过对典型钢筋混凝土结构地下电缆排管的涡流场和温度场的数值分析,得到了典型钢筋混凝土结构地下电缆排管中金属构件的涡流分布,整个场域的温度场分布和谐态工况下的电缆线芯的温度;并据此提出了玻璃纤维代替传统钢筋的解决方案,对比分析了两种结构电缆排管的技术特点和经济性能。数值分析结果表明,使用玻璃纤维筋电缆排管的替代方案在能够降低涡流损耗的同时具有更好的经济效益。     

涡流传感器的计算机辅助设计

本文提出了以涡流场数值计算为基础,进行涡流传感器设计计算的理论和方法,并应用于具体实例,获得了满意的效果,从而为涡流传感器的工程设计与计算提供了有效手段。     

车辆怠速噪声分析验证与优化

以某车型车身与车架系统为研究对象,应用声学有限元方法与有限元仿真分析软件建立了车辆车身与车架的声学有限元计算模型,对车辆驾驶员右耳怠速振动噪声进行了分析与计算,并与试验测试数据进行了对比,仿真计算与试验结果的吻合度较好,证明了分析模型的有效性和数值仿真方法的可行性。在此基础上,进行了模态贡献量分析,指出了特定频率贡献较大的模态阶次,提出降低噪声的措施。通过这些降噪措施,有效地降低了驾驶员耳旁噪声。     

翼尖小翼对H型垂直轴风机气动性能的影响研究

为探究翼尖小翼对H型垂直轴风机气动性能的影响规律,采用数值仿真方法,应用商业CFD软件Fluent计算并分析了翼尖涡流对不同展弦比叶片平均升力的影响。同时,用数值仿真方法分析了安装翼尖小翼前后翼尖涡流和叶片升力大小的变化,并通过试验对计算结果进行验证。研究结果表明,H型垂直轴风机叶片的展弦比越小,叶片升力受翼尖涡流的影响越明显;翼尖小翼适用于小展弦比的H型垂直轴风机,可有效削弱翼尖涡流的不利影响,增大叶片升力、提高叶片效率。     

驾驶室外声场分析的边界元法与无限元法

车外噪声是产生环境噪声的重要因素,驾驶室外声场的数值分析能够为控制噪声提供理论参考。介绍外声场分析的边界元法和无限元法两种数值方法的基本理论,研究声固耦合问题分析的流程,包括无限元法与有限元法耦合、有限元法与边界元法耦合。以拖拉机驾驶室模型为例,对驾驶室外声场进行数值分析,分析结果表明两种方法计算的声场结果基本一致,都能有效地分析驾驶室外声场,指导驾驶室结构设计。     

Comparative Study on the Complex Eigenvalue Prediction of Brake Squeal by Two Infinite Element Modeling Approaches

The complex eigenvalue analysis is currently a common approach to predict squealing vibration and noise. There are two methods for modeling friction contact in the complex eigenvalue analysis of friction systems. In one method, contact springs are used to simulate friction contact. In another method, no contact spring is used. However, it has been uncertain whether these two modeling methods can predict approximately identical results. In order to clarify the uncertainty, two finite element models of the same brake system for the brake squeal prediction are established and simulated by using ABAQUS and NASTRAN software tools, respectively. In the ABAQUS model, friction coupling is applied to determine normal contact force and no contact spring is assumed. Whilst in the NASTRAN model, the contact spring is assumed by the penalty method to simulate contact connection. Through the numerical simulations, it is recognized that even if the same mesh geometry is applied, generally, these two finite element approaches are not capable of predicting approximately identical unstable frequencies. The ABAQUS approach can predict instabilities of high frequency up to 20 kHz or more, while the NASTRAN approach can only predict some instabilities of high frequency, not all. Moreover, the simulation results also show that both the contact spring stiffness and mesh size have influences to some extent on the prediction results of squeal. The present comparative work illuminates that the modeling method without contact springs is more suitable to predict squealing vibration and noise, comparing to the modeling method with contact springs. It is proposed that one should prefer using the modeling method without contact springs to predict squealing vibration and noise. The proposed study provides the reference for predicting squealing vibration and noise.     

电涡流传感器线圈阻抗计算方法

针对电涡流传感器的线圈阻抗值计算问题,提出理论计算法和有限元法两种方法.以厚度为δ的被测体(含磁性和非磁性导体)上方正对一圆柱型线圈为求解模型,根据传感器工作原理和电磁场理论导出线圈阻抗积分表达式,并将其转化为更易求解的级数表达形式,由MathematicTM计算线圈阻抗值.然后根据有限元建模理论建立传感器的有限元模型,通过仿真得到传感器磁力线分布和线圈阻抗值.最后比较两种方法得到的阻抗值,结果表明两种方法计算结果相符,其有效性和正确性得到相互验证.     

准恒力电磁铁的数值模拟

应用有限元法建立了630kN多点成形压力机用电磁铁的数学模型。分析了电磁铁的磁路及影响吸合力的因素，对电磁铁的工作原理进行了研究，并对电磁铁进行较大改进。得到了电磁场的等磁位线及动铁芯的吸力与动铁芯位移的关系曲线。同时通过改进结构设计，使最大吸力（气隙为1mm）与工作吸力（气隙为15mm）之比由40.5降到2.3，可谓准恒力电磁铁，大大减小了电磁铁工作过程中的机械冲击与噪声。     

压缩机用无刷直流电机的设计与研究

针对电机的性能要求指标,根据电机电磁设计方法来确定电机的主要尺寸。无刷直流电机的转矩波动会引起电机的振动、产生电机噪声,从而影响电机的性能。齿槽转矩是引起电机转矩波动的重要因素,基于Maxwell建立该电机的二维模型,对其进行有限元分析,并利用不等厚永磁体的方法来降低该电机的齿槽转矩。最后通过Maxwell仿真对比,验证降低齿槽转矩方法的可行性。     

转子绕组短路故障下不平衡电磁力计算方法

通过建立发电机有限元分析模型,得到故障下发电机内部磁力线走势、发电机气隙磁通密度的变化以及短路位置、短路匝数和励磁电流对转子不平衡电磁力的影响。对工程实际中常用的等效磁通法和磁势叠加法进行了分析比较,同时改进了现有的等效磁通计算方法。将两种方法不平衡电磁力的计算结果与有限元方法结果进行比较,指出了结果存在差异的原因。     

基于边界元理论的鼓风机组管路振动噪声控制研究

针对鼓风机组管路振动噪声问题,应用结构声辐射理论和结构振动测量数据分析振动声辐射强度。以实测振动信号为依据,根据对低频段计算精度较好的边界元理论,应用有限元软件和Sysnoise声学仿真软件建立了实际声场的边界元流体模型和有限元结构模型的耦合模型,得到了模拟声场的仿真结果,并与实测结果进行比较,确定了主要噪声能量来源于管路振动造成的结构振动。通过分析振动的来源以及振动传递的路径和传递特性,确定了隔振降噪的方法。依据理论分析结果,对实际现场采取了有效的隔振降噪方法,隔振后降噪效果明显。     

水润滑橡胶轴承不同结构的摩擦噪声分析

利用ABAQUS软件对水润滑轴承系统进行了噪声分析,利用有限元复特征值分析方法,依据复特征值实部的正负判断轴承系统发生噪声的可能性,如果有实部为正的特征值,则可判断系统有发生噪声的可能性.分别研究了水润滑轴承不同结构,包括水润滑轴承过渡圆弧半径大小、水道槽半径大小、水道槽数量及橡胶厚度对摩擦噪声的影响.研究表明,对于中...     

管道系统振动声辐射的数值计算方法

基于管道振动的模态分析及谐响应分析,计算管道的声辐射效率,建立结构体振动与其辐射噪声之间的关系。文中首先建立管道的圆柱壳模型,进行管道结构动力学分析,采用有限元方法获得结构表面振动速度;然后根据结构声辐射理论,并且采用边界元法离散积分方程,通过建立管道的声场模型,得到管道结构在谐波激励下的声辐射效率,为降低噪声提供理论依据。计算结果表明,本文所建立的振动和声辐射模型及算法是有效的。     

楔横轧机刚度边界元有限元耦合新算法

针对楔横轧机工作机座和辊系结构复杂特点,开发了楔横轧机整体刚度的三维弹性多物体接触边界元有限元耦合新算法,更新已有材料力学、弹性力学及有限元法计算刚度的变形分离计算理论以及传统计算轧机刚度不包括辊系的做法,具有综合性强,接触型计算模型假设少,计算速度快和计算精度高等优点。