发动机机体辐射噪声优化方法研究

针对某发动机机体辐射噪声突出的问题,本文在采用多体动力学、有限元法和边界元法的基础上,提出利用Minitab软件中的DOE多目标分析手段对发动机辐射噪声进行优化的方法,以该发动机机体为研究对象,对影响机体辐射噪声的7个因素进行研究,使用较少的组合次数得到机体中对辐射噪声声功率、质量等参数的主要影响因素及各因素之间的交互关系,并根据相关影响情况,选取辐射噪声声功率和质量两个主要参数重新调整各因素的参数值对机体进行优化。结果表明：通过Minitab软件优化后该机体的辐射噪声声功率减小了1.54dB(A),和计算模拟值较吻合,提高了优化效率,且达到目标值要求。为发动机机体辐射噪声的优化提供了崭新的思路。     

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)。     

一种高效的发动机辐射噪声计算方法研究

为了解决发动机辐射噪声计算的精度和效率问题,基于表面速度振动原理,利用Matlab程序,开发了一种高效的发动机辐射噪声声功率模拟计算软件。分别用边界元法、快速多级边界元法和Matlab程序软件对比分析了普通平板、发动机缸盖罩和发动机动力总成辐射声功率的计算精度和效率,结果显示,在保证高的计算精度情况下,用Matlab程序软件计算发动机缸盖罩辐射声功率的效率是边界元法的25倍,是快速多级边界元法的123倍;用Matlab程序软件计算发动机动力总成辐射声功率的效率是边界元法的141倍,是快速多级边界元法的108倍。     

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。     

发动机噪声的声强测试与分析

利用声强法对一台汽油机的噪声进行声强测试,将测试得到的数据用STAR声强分析软件进行处理和分析,得出发动机各个包络面的等声强分布、声强矢量分布、声功率和声功率级的计算结果;利用这些结果识别和分析该发动机几个面的主要噪声源,确定噪声源的位置、噪声频率、声功率及声功率的贡献,为降低该发动机噪声提供依据.     

基于等效辐射声功率和形貌优化的车身结构噪声控制

以某车型白车身为研究对象，首先建立白车身结构有限元模型并验证其有效性；随后通过对模型进行等效辐射声功率分析，得到白车身关键板件对车内的辐射噪声水平，并识别贡献量较大的结构位置；再根据分析结果构建白车身形貌优化模型并进行计算求解；最后将优化前后白车身等效辐射声功率进行对比，优化后辐射噪声在分析频段内整体降低，且最大响应峰值降低3.8 d B。研究结果表明，在汽车白车身设计阶段，基于等效辐射声功率分析和形貌优化设计可以有效地抑制结构的辐射噪声。该方法和思路可为工程领域相关的结构噪声分析和控制提供参考。     

船用离心风机壳体振动噪声优化研究

当风机进出口连接长管道时,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。风机壳体的振动噪声是典型的流固干涉噪声,通常基于非定常流场获得振动激励源。为了控制此类噪声,通过振动噪声数值计算方法,并结合试验设计方法(Design of Experiment, DOE),给出了一种以壳体各板块厚度(前板TF,侧板TS,后板TB)为设计变量、以壳体振动辐射声功率为目标函数的单目标优化方法。研究表明,当保持壳体质量不变时,优化后,壳体表面辐射声功率均有不同程度降低,壳体表面基频辐射声功率降幅最大,达到6.23 dB。     

《简支板辐射噪声的结构优化控制与仿真》

以简支矩形板为例,利用时域声辐射模态进行噪声的结构优化控制。已有研究表明时域辐射模态能独立地辐射声功率,并且振动结构辐射的声功率主要由第一阶辐射模态的声功率决定。在此基础上进行简支板辐射噪声的结构优化控制,并对最优控制力源的位置进行了讨论和分析。最后设计自适应前馈控制系统对控制效果进行仿真验证。     

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.     

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。     

结构噪声主动控制在时域声辐射模态下的仿真研究

以简支矩形板为例，提出了利用时域声辐射模态进行声辐射研究。研究表明时域声辐射模态既与时间无关，且互相独立，使得计算和控制声功率得以简化。针对瞬时声功率主要由第一阶辐射模态的声功率所决定的特点，在时域里进行结构噪声的主动控制研究，通过抵消第一阶辐射模态的声功率使得总的声功率得以有效降低。在此基础上，建立了时域声辐射模态的状态空间方程，对该方程的性能进行了分析，并利用最优控制算法的自适应反馈控制系统进行仿真计算。最后讨论了不同情况下的计算精度，并对影响仿真结果的因素进行了分析。     

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。     

内燃机表面辐射噪声源识别技术初探

通过测量某内燃机表面振动速度的方法对其进行表面辐射噪声源的识别研究。首先,确定出该内燃机各主要噪声辐射部件,并分别测量其表面振动速度,分析各部件的振动特性,通过表面振动速度计算出各部件辐射的声功率和它们对总噪声的贡献量比值,从而识别出该内燃机的主要表面噪声源。最后提出为改善内燃机整体噪声辐射水平应采取的降噪措施。     

非道路高压共轨柴油机振动及噪声分析

非道路高压共轨柴油机工作条件恶劣,对振动噪声性能提出较高要求。应用多体动力学方法,建立非道路高压共轨柴油机活塞组动力学模型、阀系动力学模型以及整机多体动力学分析模型,通过对机体与曲轴模态测试,验证缩减模型的准确性。对活塞组和阀系动力学特性、主轴承载荷以及整机振动与噪声特性进行分析,结果表明,在倾覆力矩作用下,2阶谐次及其整数倍谐次下发动机振动较大;2阶谐次下,机体次推力侧振动比主推力侧振动剧烈;油底壳表面辐射声功率级最大,最大值为109.1 dB;在523 Hz频率下声压级最大,最大值为85.23 dB。研究结果可为整机减振降噪提供优化方向。     

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。     

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。     

激励力作用位置对圆柱壳辐射声功率影响研究

潜艇上的机械设备不平衡运转会产生激励力,不平衡运转设备引起的艇体噪声是辐射噪声的主要成分。因此研究激励力的位置与声功率的关系是非常具有意义。文章建立了环肋圆柱壳结构声振动分析模型,基于力辐射模态从激励力作用位置变化方面对环肋圆柱壳进行数值计算和分析,研究激励力作用在不同位置处时,辐射声功率的变化规律。为了给出激励力作用位置与壳体辐射声功率的关系,运用力辐射模态概念,依据力辐射模态形态特征,分析判断激励力作用位置对辐射声功率的影响,为有效地减少圆柱壳辐射声功率提供了更为方便的技术手段。     

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。     

内燃机油底壳模态分析及噪声预测

采用有限元方法和边界元方法建立了复杂结构辐射噪声预测模型，可用于计算辐射声功率、场点声压、固体声和辐射效率等声场特性参数。对内燃机油底壳进行了模态分析和噪声预测，并研究了约束条件及激励力作用位置对声辐射的影响，为噪声优化设计打下了良好的基础。     

主承力结构对柴油机振声响应影响规律的研究

建立某12V型柴油机的有限元模型,进行整机振动频响计算,并结合AML方法建立该柴油机的声辐射预测模型。在此基础上,开展主承力结构不同设计参数方案下的内燃机整机振声响应计算,从而确定影响内燃机振声响应的主承力结构关键设计要素:主轴承座-盖宽度、机体箱体内侧板位置及机体箱体外侧板厚度,并对上述设计参数进行关于内燃机整机声功率级的响应面分析。通过响应面分析的结果,获得了该柴油机主承力结构的最优设计方案,对比优化前后整机声功率级值,主承力结构优化后整机声功率级值减小了1.87 d B(A),即优化后声功率比原始结构下声功率减小了1/3,优化效果显著。