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。     

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)。     

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。     

柴油机辐射噪声预测及控制技术研究

利用有限元法和边界元法预测CY4102BG型柴油机在高负荷工况下的振动及辐射噪声特性,确定出柴油机的高噪声区域,并针对噪声预测结果提出改进设计方案。分析了采用阻尼技术对噪声较高的油底壳部件辐射噪声的影响以及在机体和油底壳之间安装加强板结构对柴油机结构噪声的影响。研究表明,采用这两种措施对于降低柴油机辐射噪声具有良好的效果。     

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。     

基于单通道算法的内燃机油底壳辐射噪声分离

通过对内燃机的辐射噪声源进行分离和识别,得到的各独立噪声可为其减振降噪和监测诊断提供依据。在内燃机噪声源识别中,燃烧噪声和活塞敲击噪声在时域和频域上均有混叠,很难准确地将其进行分离。在半消音室中进行内燃机振动噪声试验,采集一路内燃机油底壳近场辐射噪声,先对其进行消除趋势项及滑动平均等预处理,减少随机误差成分,然后用集合经验模态分解得到IMF分量,用主分量分析降维,最后用快速独立分量分析进行盲源分离,并结合连续小波时频分析等方法进行识别。研究结果表明:通过采用单通道算法对内燃机油底壳辐射噪声进行分离和识别,可得到各独立分量,分别为内燃机的燃烧噪声和活塞敲击噪声。     

不同阻尼形式对车轮振动声辐射特性的影响

轮轨噪声是列车主要噪声源之一,而车轮振动声辐射是轮轨噪声的重要组成部分。施加阻尼措施能够有效地降低车轮的振动及声辐射。根据轮轨滚动噪声理论,采用有限元-边界元方法,建立标准车轮以及对应阻尼车轮有限元、边界元模型,以等效轮轨粗糙度作用力为激励,研究施加喷涂阻尼和约束阻尼后车轮振动声辐射特性,调查了不同厚度（1 mm ～5 mm）阻尼对车轮减振降噪效果的影响。数值计算结果表明：在轮轨等效粗糙度名义滚动圆接触点径向激励下,采用喷涂式阻尼处理,当材料厚度为2 mm时,降噪效果达到最佳,与标准车轮相比降低2 dB(A)。采用层状约束型阻尼处理,约束层固定为1 mm时,当阻尼层为2 mm,降噪效果最好,与标准车轮相比降低3 dB(A)。     

燃料电池车用漩涡风机壳体辐射噪声数值预测

数值模拟燃料电池车用旋涡风机壳体的结构振动辐射噪声。首先给出燃料电池车上旋涡风机运行时振动噪声测量结果,然后使用Fluent模拟风机内部三维非定常流场,将作用在壳体表面的非定常力加载到壳体模型,使用Nastran对壳体进行动力响应计算,实现气体到结构的单向耦合。接着使用Virtual. Lab模拟风机壳体振动向外辐射的噪声,将试验测量和数值计算结果进行对比,表明此方法能够较为准确地模拟壳体的振动辐射噪声。最后采用这一方法研究散热片及结构阻尼对风机振动辐射噪声的影响。结果表明：无散热片以及增大结构阻尼系数可以降低漩涡风机壳体辐射噪声。     

低速工况下浮轨扣件减振降噪及钢轨波磨分析

采用浮轨扣件对昆明地铁钢轨波磨严重、附近环境振动噪声超标的某路段进行改造,分别测试改造前后钢轨变形、轨道系统振动、钢轨波磨、车内振动噪声、敏感建筑物振动及二次辐射噪声变化水平。结果表明,与普通扣件相比,在采用浮轨扣件区间隧道壁振动降低12.2 d B(Z),车内振动噪声分别降低5.3 d B(Z)和6.6 d B(A),钢轨波磨降低4.2 d B(A),敏感建筑物室内振动和二次辐射噪声分别降低6.3 d B(Z)和4.0 d B(A),表明浮轨扣件在低速工况下具有较好的抑制钢轨波磨和减振降噪性能。     

机械噪声控制中的阻尼处理

在机械振动中,利用阻尼处理达到减振效果,从而降低噪声辐射这是人所共知的.阻尼处理的方法按结构形式来分,一般分为二种,一种是更改结构材料,使材料本身的内阻尼大大增加,或采用高阻尼材料代替低阻尼的钢、铝等材料;第二种是在低阻尼材料表面涂、贴、喷或充填各种高阻尼的材料.或附设一些高阻尼的结构,使结构系统增加阻尼.无论采取那种方法,增加阻尼的目的是将振动机械能直接转换变为热能,从而衰减结构的振动,理论上可以证明,结构振动速度的平方与阻尼系数或损耗因子成反比,而机械结构声辐射的声功     

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。     

阻尼材料在油底壳减振降噪中的应用研究

对某柴油机的油底壳进行了模态试验、模态分析和谐响应分析,得到其振动响应特性的基础上,利用边界元方法对没有阻尼层结构、具有自由阻尼层结构和具有约束阻尼层结构的油底壳的声辐射特性进行了研究,得出了阻尼结构对改善油底壳的声辐射特性的一些规律。     

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。     

内燃机结构冲压件的低噪声设计研究

为了降低发动机结构冲压件的辐射噪声,运用形貌优化的方法,提高结构刚度来达到降噪的目的。以某发动机油底壳为研究对象,建立了薄壁结构的有限元实体模型。以某阶固有频率的最大化为设计目标,寻找最佳的加强肋分布,以及最小肋宽和起肋角,以提高结构刚度,减小其表面辐射噪声。同时,在形貌优化结果的基础上,结合冲压结构加工工艺性要求提出了改进方案。     

发动机边盖辐射噪声仿真预测及实验

采取仿真预测与实验测量相结合的方法对某款发动机左边盖结构噪声进行分析。用LMS Test.lab测得发动机左边盖振动加速度信号,以此作为激励,导入到Hypermesh中对左边盖进行有限元分析。提取表面振动速度频谱,作为发动机边盖噪声辐射边界条件,运用LMS Virtual. lab对其进行声学仿真,并对噪声辐射仿真结果进行分析。再通过B&K 3560 D型数据前端对左边盖噪声进行测量,用波束成形法对测量结果进行分析,与仿真结果进行对比验证,两者声功率曲线吻合。对左边盖结构进行改进,再对改进后的左边盖进行噪声测量,整体噪声级呈下降趋势,改进效果显著。对边盖结构噪声预测以及整个发动机的降噪有一定参考作用。     

船舶机舱模型振声环境预报与控制

以某航海教学实习船机舱为原型,将此振动-声辐射耦合系统简化为箱形多腔结构,建立多腔结构及其单元腔室有限元模型,考虑液舱布置与充液、激励源处设置隔振器等情况,对结构进行频率响应分析,运用声学边界元法对舱室噪声进行预报,通过对舱室中心场点声学贡献较大的板件进行约束阻尼处理,有效降低舱室噪声。并进行船舶机舱模型振动-声辐射实验。分析表明：研究三舱段船舶机舱模型振声性能时,充液及增加充液舱数,对模型固有频率影响明显,通过设置隔振器能有效降低舱室振声等级,在非激励源舱室敷设约束阻尼材料,也可起到较好降噪作用。     

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。