基于辐射噪声响度的柴油机NVH性能优化

分析人耳对不同频率纯音的衰减特性,提出结合人耳的衰减特性和柴油机辐射噪声的频谱特性进行响度优化的方法。运用多体动力学法和边界元法对柴油机进行声学分析,采用Moore响度模型对柴油机的辐射噪声的响度进行仿真分析。分析认为柴油机1 300~2 000 Hz的辐射噪声对柴油机响度贡献最大,通过声强法噪声源识别试验得出柴油机辐射噪声在该频段的主要贡献部件是油底壳、齿轮室罩、缸盖罩以及机体。对柴油机的齿轮室罩、缸盖罩以及机体进行结构改进,改进后柴油机的声功率级由76.4 d B下降至75.5 d B,降低0.9 d B;柴油机辐射噪声响度由161.5 sone下降到144.7 sone,降低10.4%,柴油机的NVH性能明显改善。     

齿轮结构振动声学特性数值分析

交替运用结构有限元法与声学边界元法,对齿轮结构振动声学特性数值计算问题进行了研究。建立了齿轮结构三维有限元分析模型,通过频响分析计算,获得结构振动响应特性参数。以齿轮结构频响分析计算结果为声学边界条件,建立了齿轮三维边界元声学分析模型,并采用直接边界元法,对齿轮近场声学特性进行了计算,得到齿轮结构在简谐激励下的声辐射声压,为降低噪声提供理论依据。计算结果表明,所建立的振动和声辐射模型及算法是有效的。     

军用飞机近场噪声特性的测试与仿真

为满足军用飞机近场噪声的控制和防护需求,对飞机噪声的传播和分布特性进行研究. 建立了某型军用飞机的ANSYS边界元模型,用声学有限元-边界元仿真软件SYSNOISE进行了噪声仿真,获得了飞机噪声在地面附近的辐射结果. 设计了一种可用于机场无人监测的专用无线噪声测试系统. 试验结果表明,该系统可以有效获得飞机的噪声数据,测试结果与仿真结果比较吻合.     

发动机壳体辐射噪声预测

采用虚拟预测方法研究某发动机壳体的振动特性及噪声辐射特性.采用有限元法分析发动机壳体在振动加速度激励下的动态响应,得到壳体表面的振动速度频谱图,并与试验所得壳体上典型点的振动速度频谱图进行对比,仿真结果与试验结果吻合较好.将计算得到的壳体所有外表面节点的振动速度作为边界元模型的输入载荷,导入到声学仿真分析软件中,计算由壳体表面振动而辐射出的噪声,并用声强试验进行验证,对比了理论计算数据与试验数据,两者的噪声分布云图及噪声源中心点处的声强频谱图,并分析了误差产生的原因,结果表明,采用有限元法与边界元法联合求解的方法能够有效地预测出壳体辐射噪声.     

基于响应面法的乘用车消声器声学性能优化

针对某乘用车车内、外消声器中频段(0.5~1.5kHz)降噪能力较差的问题,利用响应面法对消声器在中频段的传递损失进行优化.首先,采用Latin超立方法对插入管长度、穿孔板位置和穿孔率等设计变量进行采样,采用声学有限元法计算各样本点在中频段的传递损失;然后,利用Kriging模型建立中频段传递损失的响应面模型,并验证其计算精度;最后,利用遗传算法对该响应面模型的计算结果进行优化.结果表明,与优化前消声器在中频段的传递损失(27.05dB)相比,优化后消声器在中频段的传递损失(41.38dB)增加了14.33dB,其消声性能得到了明显改善.     

基于ATV技术的驾驶室低频噪声优化控制

文章建立了某卡车驾驶室结构有限元模型,通过数值与试验模态的相关性分析验证了模型的精确性,并在此基础上建立耦合声学边界元模型;通过实车60km/h匀速行驶工况下的道路试验,测得悬置点处的振动加速度信号和驾驶室内的声压响应;基于声传递向量(acoustic transfer vector,ATV)技术,将所测激励信号施加于耦合边界元模型进行低频段(20~220 Hz)驾驶室内频率响应分析;最后应用板件贡献量分析和模态参与因子分析找出对驾驶室内主要噪声峰值贡献显著的板件并进行结构优化。仿真和试验结果表明,驾驶室内低频噪声得到明显改善,基于ATV技术的优化分析方法可以有效控制驾驶室内的低频噪声。     

柴油机机体辐射噪声预测及低噪声改进设计

为降低柴油机的整机噪声,采用虚拟预测技术对发动机的机体进行了低噪声改进设计.首先建立了由柔性机体、柔性曲轴和刚性连杆、活塞、平衡轴组成的单缸柴油机的多体动力学模型.通过动力学仿真求解得到传递给机体的各种激励力,再根据FEM/BEM耦合的方法求解出整机的辐射声功率级,仿真得到的结果与实验结果吻合较好.最后通过对原机体的结构进行改进设计,不仅降低了整机的声功率级,减小了机体对油底壳、齿轮室盖的激励,还节省了约5 kg的材料.     

内燃机整机结构修改的声学评价

为准确预测内燃机结构声辐射,并为设计提供对比研究方案,采用有限元法和边界元法(FEM/BEM)联合求解数值仿真技术,建立了一种四缸柴油机结构声辐射模型,得到了整机模态、表面振动速度、辐射声功率、声辐射比和测点声压的结果.在此基础上,探讨了4种结构修改方案的声辐射情况.主要声学量的对比表明,油底壳侧板波浪型设计、主轴承座横向螺钉连接及平衡架对噪声的减低有显著作用.     

鱼雷发射管跟随流体射流噪声的数值计算

为了定量分析鱼雷出管后形成的瞬态射流噪声在总的发射噪声中的贡献程度,采用计算流体力学和计算声学相结合的混合模拟方法对两种速度下的定常射流噪声进行了预报和分析.射流噪声模拟时考虑艇体壁面限定影响,湍流涡捕捉采用大涡模拟方法,声传播计算采用边界元数值声学方法.结果表明:射流束集中穿过艇体壁面上的防波板出口,仅有少数流体在发射水舱内折转涌动;艇体壁面存在破坏了发射水舱内射流束与周围流体之间剪切层的形成,艇体壁面外湍流涡结构与射流混合区理论形状一致;射流噪声主要贡献频带位于100Hz以内和300Hz~1kHz范围内,且以低频段为主;偏离射流轴向方向时,辐射噪声显著减小;电磁式鱼雷发射装置的声学优化空间显著.     

风电增速箱结合部刚度分析及振动噪声预估

为了研究风电增速箱的振动特性和辐射噪声,基于轴承支承刚度及齿轮副啮合刚度分析,建立了风电增速箱轴系扭转振动模型,运用Matlab求解振动微分方程,得出轴系扭振频率及对应振型;综合考虑刚度激励、误差激励及冲击激励,建立了风电增速箱动力学有限元模型,仿真得出增速箱的动态响应。以箱体表面节点振动位移为边界条件,建立了增速箱声学边界元模型,采用直接边界元法求解得到箱体表面声压及场点的辐射噪声。结果表明,风电增速箱扭振频率与激励频率及其倍频相差较大,不会出现共振现象;增速箱结构噪声和辐射噪声的峰值主要出现在高速级齿轮啮合频率的二倍频附近。     

全地形车车体动态特性分析

运用仿真和实验相结合的方法分析了全地形车车体的振动特性.利用三维制图软件UG4.0根据设计图纸建立车体的几何模型,然后用Hypermesh建立车体、车体挂发动机的有限元模型,并导入到Msc.Nastran中进行了自由模态的计算.通过模态实验验证了车体有限元模型的准确性.模态分析结果表明,挂上发动机后增加了车体的弯曲刚度,导致一阶弯曲频率的升高,而发动机的质量导致了车体一阶扭转频率的降低.最后分析了路面激励和发动机的激励对车体动态特性的影响,并提出了修改的方案和建议.     

基于车身板件声学贡献分析的声振优化

以降低车内低频结构噪声为目标,优化车身板件.采用子结构模态综合的方法建立结构动力学模型,并以其在实车工况下的振动响应作为声学边界元模型的边界条件,以车内驾驶员右耳位置为目标响应点,结合计算得到的声传递向量,对汽车车身进行板件声学贡献分析.通过计算得到车身各板件对车内噪声的声学贡献,分析出影响比较显著的关键面板,根据分析结果对车身相应板件进行振动抑制.经试验验证,怠速工况下,车内噪声在频率为20～100 Hz范围内的声压级水平得到比较明显的改善,主要峰值频率最大降幅5.70 dB,整体噪声水平下降了3.89 dB.结果表明:板件贡献分析方法可以为控制车内低频噪声提供合理的建议.     

船舶辅机舱振动与声辐射计算及实验研究

采用有限元／边界元法对船舶辅机舱动力设备引起的振动与声辐射进行了数值计算,并进行了相应的实验研究．根据面导纳概念和基座振动测试曲线求得动力设备作用于船体基座上的激励力,使用有限元程序进行结构模型的振动响应计算,然后采用边界元法对水下辐射噪声进行了计算．计算结果与实验结果之间的误差d 10dB以内,表明本方法具有较好的准确度．在此基础上讨论了不同模型参数对计算结果的影响,计算结果表明在边界元法中按照流体波长采用较粗的网格仍可获得较好精度,而仅采用一个舱段模型计算会存在较大误差．     

油液对油底壳模态的影响分析

针对柴油机湿式油底壳的振动特性问题,以4120s型柴油机为例,采用有限元法对不同充液量的油底壳模态频率和振型特征进行分析,并对存在油液时的油壳系统进行增加加强板的结构改进.结果表明:随着机油量的增加,油底壳模态频率逐渐降低,模态振型也发生了显著变化;形貌优化后的油底壳,固有频率有较大提高,刚度大幅度增加,有利于减振降噪...     

四缸柴油发动机机体有限元模态仿真及其测试

为了研究某四缸柴油发动机机体结构的动力学特性,建立了机体的三维有限元模型,运用ANSYS有限元软件对其进行了模态分析.为了验证有限元数值计算的合理性,根据实验模态分析理论,对自由状态下的发动机机体进行了模态测试.测试结果和有限元计算结果一致,说明计算方法正确、合理,所建有限元模型具有较高的精度,有效反映了机体的振动特性,该实验方法具有工程指导和应用价值.     

基于设计灵敏度分析的圆柱壳声辐射优化

采用有限元法计算结构振动,边界元法求解结构振动引起的辐射声场问题.在此基础上提出了圆柱壳结构声辐射优化模型,重点推导了结构振动声辐射灵敏度计算公式.优化模型中,声辐射功率作为目标函数,约束函数中不仅有内部场点平均声压作为声场设计指标,而且包含了质量和自振频率的结构设计指标,圆柱壳的厚度作为设计变量.通过与用差分法计算的...     

大电流母线桥电磁激励振动与噪声数值分析

针对低压大电流母线桥的降噪难题,建立了某型号母线桥的全三维数值模型,应用有限元和边界元综合分析法,对其进行了振动声学数值计算.计算过程中,以电磁场分析结果作为振动分析外激励载荷,进行振动响应分析,再以振动响应计算结果作为声学边界条件,采用间接边界元法,对母线桥声学特性进行了计算,计算结果与实验数据对比表明仿真模型和计算方法的有效性.在此基础上,根据仿真结果改进结构,实验验证其具有良好的降噪效果.     

发动机机体振动噪声的预测方法

采用综合多体动力学-有限元法-声学分析法的集成预测方法,对发动机机体振动噪声的预测方法进行了研究,并详细介绍了该方法的分析流程.通过多体动力学得到作用于机体上的载荷时间历程,用有限元法预测机体表面的振动,通过声学分析法预测机体表面辐射的噪声.将振动和声学预测数据与试验数据进行比较,结果表明该方法可以准确预测机体的振动噪声水平,可用于机体的虚拟改进设计.     

深水中复合材料椭圆柱壳声辐射的数值分析

用有限元／边界元法分析深水中复合材料椭圆柱壳的声辐射．首先利用有限元分析壳体的受迫振动，然后提取壳体表面（耦合面）数据，作为声场分析的边界条件，并计及流-固耦合作用，从而可用边界元计算壳体的辐射功率以及壳体表面、近场和远场声压，结果表明系统的耦合振动模态对于其辐射声场具有重要影响．