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。     

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,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:经Minitab软件优化后该机体的辐射噪声声功率减小1.54 dB(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。该方法为发动机机体辐射噪声的优化提供了崭新的思路。     

基于声强法识别柴油机表面辐射噪声源的研究

采用声强测量法对柴油机进行表面辐射噪声的测量,利用声强分布云图找到柴油机主要噪声源来自于气门室罩、油底壳、增压器和高压油泵.计算它们对整机噪声声功率的贡献,为降低该型柴油机的表面辐射噪声提供有效的参考依据.     

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。     

多信息联合技术缸盖罩结构辐射噪声识别研究

以某四缸柴油机缸盖罩薄壁件为研究对象,给出一种多信息联合识别技术,融合近场声压阵面扫描法、基于平板理想化的表面振速法及隔声法的识别优势对其结构辐射噪声进行分离与识别研究。针对整机噪声声功率级超标问题,利用近场声压阵面扫描快速定位标定工况下柴油机缸盖罩辐射噪声源;基于平板结构的辐射模型分析缸盖罩的声辐射能力;在综合考虑声辐射系数影响因素基础上,识别分析缸盖罩结构噪声的辐射特性,与传统方法相比可提高识别精度;再结合隔声法深入地识别缸盖罩结构噪声中的主要噪声源;最后,对识别结果进行降噪试验验证。该识别技术可为明确柴油机薄壁件降噪目标及其结构低噪声设计目标提供理论指导。     

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)。     

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.     

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。     

摩托车变速箱端盖辐射噪声仿真分析

应用有限元软件Nastran与边界元软件SYSNOISE对摩托车变速箱端盖的辐射噪声进行了仿真计算分析研究,预测了外部声场辐射噪声声压,分析了声场声压与结构模态频率之间的关系,确定了辐射噪声的关键区域和频带,结果说明FEM/BEM方法是预测辐射噪声的有效方法,分析结果为我们下一步声学优化打下了基础。     

基于拓扑优化的结构加强筋布局降噪方法研究

基于变密度拓扑优化方法,提出了通过优化加强筋布局来降低谐振结构辐射声功率的策略。优化中将加强筋单元的伪密度作为设计变量,约束为加强筋质量上限,所用寻优算法为移动渐近线(MMA)系列算法中的MMA-GC-MMA混合算法。对结构的振动响应使用有限元方法求解,对声辐射使用边界元方法求解,并在此基础上分析了目标函数对设计变量的灵敏度。以加筋箱体为例进行优化,验证了所提方法在降噪设计中的可行性和有效性,并对结果进行了讨论。     

胶印机滚筒结构的拓扑及尺寸优化设计

胶印机滚筒在印刷压力作用下的挠曲变形是影响印品质量的重要原因。以PZ1740胶印机橡皮滚筒为研究对象,提出了一种基于拓扑优化和尺寸优化的橡皮滚筒结构设计方法。建立了滚筒结构的二维拓扑模型,以应变能最小为目标,体积分数作为约束,得到滚筒结构的拓扑分布;在拓扑构型基础上,建立了滚筒结构的参数化模型,以挠曲变形最小为目标,结构质量作为约束条件进行尺寸优化,得到了滚筒具体的结构。优化分析结果表明,优化后的滚筒结构在质量约束的条件下有效地减小了挠曲变形,提出的方法在胶印机滚筒结构优化设计中可行且有效。     

结构声辐射有限元/边界元法声学-结构灵敏度研究

声学-结构灵敏度用于预测结构辐射声压随结构设计变量的变化,该值对结构降噪设计有重要意义。提出了基于有限元法、边界元法的声学-结构灵敏度计算方法。基于有限元法计算结构动力学响应及响应速度灵敏度,基于边界元法计算结构辐射声压及声压对振动速度灵敏度。将两个灵敏度联合,得到声学-结构设计灵敏度。以中空六面体为研究实例,给出了激励频率为1~100 H z时,外场声压对壳厚度的灵敏度,并分析了灵敏度随激励频率、设计变量的变化规律。结果表明,基于有限元法、边界元法的声学-结构灵敏度是有效和正确的。     

有限元/边界元方法在卡车驾驶室声学分析中的应用

利用有限元分析软件ANSYS和边界元分析软件SYSNOISE对卡车驾驶室的振动与内部声辐射做了数值计算分析研究.应用ANSYS软件建立了驾驶室有限元分析模型,说明了振动频响分析方法,动力学计算结果与声学边界元模型耦合的具体步骤.介绍了如何应用SYSNOISE软件建立驾驶室三维边界元声学分析模型,并采用直接边界元法,对驾驶室振动声学特性进行了计算分析.     

拖拉机驾驶室声学特性仿真研究

利用有限元分析软件ANSYS建立FT80拖拉机驾驶室空腔模型,将模型导入声学分析软件SYS-NOISE,并在SYSNO ISE中实现了有限元法和间接边界元法的声固耦合;采用间接边界元法分析计算驾驶室的声学特性;对空腔、有座椅、有座椅及驾驶员三种模型驾驶室的耳旁声场声压进行比较;分析研究座椅和驾驶员对驾驶室内的声学贡献,证明座椅、驾驶员对拖拉机驾驶室内噪声存在一定的影响,建模时应加以考虑。     

轮胎振动声辐射数值分析

以225/50R17光面和纵向刻槽子午线轮胎为例,利用有限元软件ANSYS和边界元软件SYSNOISE对在面荷载激励下的轮胎振动与声辐射做了数值计算和分析。在有限元模型中,分别计算了轮胎在受径向接触面力、切向接触面力和侧向接触面力时的位移频率响应。将有限元计算的节点位移响应结果传递到边界元模型中,作为边界元模型的速度边界条件,利用边界元技术分别计算了三种工况下轮胎的辐射声功率、辐射效率和远场指向性。     

随机激励下结构振动声辐射的灵敏度分析和优化设计

基于有限元法、边界元法和虚拟激励法,对随机激励下结构振动声辐射灵敏度分析及优化设计问题进行研究.有限元法用于计算结构谐振响应,边界元法用于计算结构振动声辐射,虚拟激励法结合有限元和边界元计算随机激励下结构振动声辐射问题.提出随机激励下结构振动声辐射问题的优化模型及求解算法流程,重点推导了其灵敏度分析公式.数值算例验证了灵敏度分析的准确性及优化求解算法的有效性.     

FEM/BEM法计算空调机室外机箱结构噪声辐射

采用有限元与边界元耦合的方法，编写了相应程序对空调室外机箱的激励进行处理并对其结构声辐射进行了计算。试验结果表明该方法具有较高的精度。在此基础上讨论了机箱板厚对噪声辐射特性的影响，为空调机箱的优化设计提供了可靠的基础。     

Topology optimization of exterior acoustic-structure interaction systems using the coupled FEM-BEM method

This paper presents an efficient topology optimization procedure for exterior acoustic-structure interaction problems, in which the coupled systems are formulated by the boundary element method (BEM) and the finite element method (FEM). So far, the topology optimization based on the coupled FEM-BEM still faces several issues needed to be addressed, especially the efficient design sensitivity analysis for the coupled systems. In this work, we contribute to these issues in two main aspects. Firstly, the adjoint variable method (AVM) formulations are derived for sensitivity analysis of arbitrary objective function, and the feedback coupling between the structural and acoustic domains are taken into consideration in the sensitivity analysis. Secondly, in addition to the application of fast multipole method (FMM) in the acoustic BEM response analysis, the FMM is now updated to adapt to the arising different multiplications in the AVM equations. These accelerations save considerable computing time and memory. Numerical tests show that the developed approach permits its application to large-scale problems. Finally, some basic observations for the optimized designs are drawn from the numerical investigations.