流体激励下多级离心泵辐射噪声特性研究

为研究多级离心泵运行时产生的外场噪声,以一台五级导叶式离心泵为研究对象,研究了流体激励下泵的辐射噪声特性.通过外场噪声试验结果与计算结果之间的对比,验证了多级离心泵辐射噪声数值预测方法的有效性.提取泵全级数流体表面偶极子声源,并基于声振耦合方法计算了泵外场噪声.研究结果表明:泵外场噪声声压水平约为75~85dB,随着流量增大,噪声水平先减小再增大;流量变化对辐射声功率谱上特征频率处水平影响不明显,对宽频带影响较大;在大流量工况下,叶轮及正导叶叶片数对辐射噪声影响明显,反导叶叶片数影响较小;BPF2频率处声压水平比BPF1处高约11~20dB;在BPF2处辐射声压分布中0.4Qd工况下,上游噪声强于下游,随流量增大,噪声最大值区域向出口附近转移.     

基于面板声功率贡献量分析的齿轮箱噪声控制方法研究

在对当前面板声学贡献量分析方法研究的基础上,提出了面板声功率贡献量分析方法.针对齿轮箱辐射噪声,利用有限元和边界元理论建立齿轮箱的计算模型,对其进行噪声辐射模拟计算.根据齿轮箱的面板区域划分,计算齿轮箱的面板声功率贡献量,从而确定齿轮箱辐射声功率的主要贡献区域,同时确立噪声峰值对应频率的主要贡献区域,并对齿轮箱进行结构改进与验证分析.结果表明,此方法有利于齿轮箱噪声控制的研究与实现.     

均匀流中泵喷推进器噪声特性数值模拟研究

以某泵喷推进器为研究对象,在以标模桨E779A进行数值验证的可行性研究基础上,针对泵喷推进器的流场特性进行计算,并将稳态结果与实验值进行对比验证,最后采用计算流体力学和声学比拟耦合方法对泵喷推进器各部件的近场噪声源和远场辐射噪声进行计算分析．结果表明：在表面噪声源强度分布上,占据声强的主要贡献部分分布在导管和定子前缘及内壁面、转子的叶梢及导边处;从声压级频谱结果来看,整体部件和转子部件在叶频及其谐频处呈现明显的线谱特性;在对噪声的贡献量上,转子部件占主导部分,定子贡献最少;在声场指向性上,轴向平面上各监测点总声压级指向性呈“8”字形分布,表现为偶极子声源特性．该研究结果对泵喷推进器噪声特性研究及降噪设计有一定的参考作用．     

ATV技术在SF480型柴油机机体结构声辐射预测中的应用

结合有限元法(FEM)和边界元法(BEM),采用虚拟样机技术对内燃机噪声辐射的频域特性进行预测分析.其步骤为:用有限元软件ANSYS进行结构动态特性分析;建立机体、曲轴和连杆、活塞等组成整机多体动力学模型,求解传递给机体的各种激励力;采用声学分析软件SYSNOISE建立机体的边界元模型,分析其表面振动速度与声场间的声学传递向量(ATV).研究结果表明:在额定工况下,其机体裙部是主要噪声辐射部位;辐射声功率级较突出的峰值频率与整机固有频率基本对应,在中高频段其噪声辐射效率比低频段的高.     

离心泵作透平倾斜叶片主动降噪

为降低离心泵作透平流体诱发的内外场噪声,从同相位脉动水动力作用面积与辐射噪声的关系出发,建立了叶片倾斜角度关系式,提出了在保证性能前提下倾斜叶片的主动控制降噪方法.利用透平实验平台,对2组不同倾斜角度的透平进行了水力性能、内场噪声实验;在验证壳体有限元模型的基础上,基于有限元/自动匹配层进行了外场噪声数值研究.结果表明:倾斜叶片可以保持离心泵作透平的原有水力性能,大流量工况效率最高增加1.09个百分点;同时能够降低整体频段的总声能,内场总声压级降低0.07%~3.02%,外场总声功率级大流量工况降幅最大,降低约11.97%;内外场主要频率处的声压级也得到了不同程度的降低.     

泵作透平流动诱导噪声实验及数值研究

为了改善泵作透平的内部流动噪声,建立了透平测试系统和噪声实验测试系统,进行了内部流动噪声实验,并在此基础上分别运用边界元方法(BEM)和有限元/边界元方法(FEM/BEM)进行了泵作透平内外场噪声分析,验证了两种计算方法的有效性.研究结果表明:不同流量下泵作透平频谱不仅包含特征频率,还包含低频的宽带谱,小流量下该特征尤其明显;在叶频(150.2Hz)处FEM/BEM与实验值误差要小于BEM,且耦合计算结果趋势更为合理;不同流量情况下,叶频处最优工况流量下的辐射噪声最低,流动诱导噪声与效率之间有着紧密联系.     

离心泵作透平水动力噪声特性研究

为研究离心泵作透平在水动力载荷激励作用下的噪声特性,以某单级离心泵反转作透平为研究对象,基于雷诺时均法获得透平内部非定常流场,进而运用直接边界元法求解叶轮和壳体壁面偶极子源引致的噪声,并借助水听器对透平出口水动力噪声进行试验测量.在对计算获得的水动力噪声试验验证的基础上,对比了各过流部件压力脉动特性以及不同性质噪声源的辐射声压特性.研究结果表明,450Hz以内的低频段内,壳体声源作用的水动力噪声能够体现多声源的共同作用,最优和大流量工况下计算与试验频谱曲线吻合较好,叶频及其倍频下平均误差仅为4.35%.蜗壳内压力脉动主频为叶频,叶轮流道内除次主频叶频外存在1个主频轴频,进水管和尾水管内压力脉动主要为蜗壳内压力脉动传播所致,而叶轮内部形成的低频压力脉动传播现象不明显.轴频处,叶轮旋转偶极子作用下的声压较强;而在叶频及其倍频处,壳体偶极子是主要声源.     

电动汽车两挡自动变速器噪声分析与优化

基于某款电动汽车两挡自动变速器,以齿面载荷分布和齿轮传递误差为优化目标,对比分析齿轮微观修形对电动汽车两挡自动变速器振动噪声的影响.建立电机转子-变速器刚柔耦合动力学模型,以变速器轴承处的振动加速度为激励,计算变速器在额定工况下的近声场辐射噪声云图和辐射声功率.结果表明,齿轮修形后变速器辐射噪声得到较好抑制,对指导变速器的优化和降低变速器的振动具有参考意义.     

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。     

离心风机基频气动偶极子噪声的数值研究

运用计算流体动力学技术及声比拟理论研究了离心风机3个不同流量下蜗壳及叶片表面偶极子声源产生的基频噪声.风机内部三维瞬态流场由计算流体动力学模拟得到.根据气动声学的FW-H方程对蜗壳内表面提取偶极子声源,对于叶片噪声利用Lowson公式进行建模.为了使计算模型更符合实际,建立了以蜗壳为界的内外声学直接边界元模型,使用多区域声学边界元模型,考虑蜗壳对声传播的散射作用,内部噪声通过蜗壳的进出口传播到风机外部.结果表明:在非定常流场中,蜗壳表面的压力波动以基频为主,而叶片上的压力波动并没有明显的基频分量;蜗舌是基频噪声的最主要声源;随着流量变大,蜗壳辐射的噪声急剧增加;由叶片产生的偶极子基频噪声比蜗壳小,特别是在大流量工况下.     

长短叶片对射流式自吸离心泵性能的影响

为了提高射流式自吸离心泵性能,以1台比转数为34的射流式自吸离心泵为研究对象,从试验与数值计算2个方面对比分析6叶片(6个长叶片)与8叶片(4个长叶片和4个短叶片)在2种条件下模型泵的外特性及噪声特性的变化规律。基于试验泵测试系统以及数据采集系统建立实验平台,实现射流式自吸泵性能参数以及内声场噪声的同步采集。研究结果表明:额定工况下优化模型的扬程较原模型提高12.6%,效率提高0.8%;射流泵内部水动力噪声降低1.6%,外场流动噪声降低2%左右。     

高温高压对冶金用热水循环泵结构强度的影响

为获得冶金用热水循环泵实际工作状态下的结构强度,对泵内部全流场进行了多工况定常数值模拟,并基于ANSYS Workbench平台对泵转动部件与静止部件进行了单向流固耦合计算.得到了不同工况下关键零件的最大等效应力,并对比了常温常压与高温高压条件下转动部件与静止部件的应力分布,分析了结构应力分布特征.结果表明:热水循环泵各零件最大等效应力值均小于自身材料的抗拉强度,满足强度要求;常温常压条件下,转动部件的键及键槽处应力值最大,而在高温高压条件下,泵轴轴承段因热载荷出现了应力集中的现象;常温常压条件下,泵体应力分布主要受到重力作用,各支撑部位的应力较大,高温高压条件下,泵体温度梯度较大位置应力较大.     

多类振动噪声源下舰船水下噪声的耦合声场计算方法

针对具有DTMB 5415船型的某护卫舰,提出水动力、机械和螺旋桨等3类典型振动噪声源共同作用下舰船低中频水下噪声的耦合声场计算方法.基于URANS方法采用SST k-ω湍流模型,数值模拟了该舰在某航速下的非定常流场,并将其作为该舰的水动力噪声源;以某型螺旋桨的脉动压力与实测噪声数据作为机械振动源和螺旋桨噪声源.建立了该舰结构有限元-流体声学间接边界元(FEM-IBEM)声振耦合计算模型,以船体结构前40 000阶干模态作为声振耦合求解声学响应的模态基,计算了该舰在上述3类噪声源共同作用下0～500 Hz水下辐射声功率级,分析了各类噪声源辐射噪声的指向特性和频谱特性.比较了工程中常用的各噪声源辐射声级直接线性叠加方法与耦合声场计算方法的差异.研究表明,耦合声场计算方法的计算效率和精度更高,是多类振动噪声源激励下舰船低中频水下辐射噪声预报的优选数值计算方法.     

离心泵水动力噪声预测

利用计算流体动力学(CFD)方法对离心泵内的三维流动进行数值模拟,基于CFD结果分析流场的非定常特性,并从非定常计算中提取偶极子声源信息,再应用边界元计算方法,对比分析是否考虑结构振动两种情况下边界上的响应情况,结果表明:考虑振动时的声场分布更加合理,进而在声振耦合计算的基础上,求解泵内偶极子噪声的辐射水平.     

基于逆边界元法的内燃机噪声源识别方法

对内燃机复杂噪声源进行识别和排序是内燃机噪声控制的关键．基于逆边界元法（IBEM）的噪声源识别技术,利用边界元法建立了声场与结构表面振动速度之间的声学传递向量（ATV）．将常规的声压测量作为输入数据,在逆向数值计算方法的基础上能够精确地重构出结构表面法向振动速度,进而获得源面详细的振声特征信息．针对某轿车柴油机,测试了额定工况下近场144个场点声压,应用该方法在发火频率点处,重构出了柴油机表面法向振动速度分布．通过对比预测和实测声场点声压,验证了该方法的有效性．在噪声面板贡献量分析的基础上,对该柴油机各功能部件的噪声贡献量进行了排序,并得知额定工况下该柴油机的机体裙部是主要的噪声辐射部位．应用实例说明了该方法对复杂噪声源识别易于实施。具有更广的工程适应性．     

通风、空调系统中气流再生噪声的试验研究及其在消声计算中的应用

通风、空调系统中的气流再生噪声,是在消声计算中必须考虑的重要问题.管道系统中,气流再生噪声的产生和传播服从非齐次的声学波动方程.作者根据声学理论和空气动力学相似原理,对气流再生噪声辐射声功率进行分析,按布金汉(E.Bukingham)方法,得到气流再生噪声声功率公式:W=pv~3d~2f(Re,Str,M),并进行了一些典型部件的气流再生噪声声功率的试验研究,得到了有关圆管、弯管和调节阀等部件的气流再生噪声经验公式或曲线.作者根据国内外有关资料,编制了通风、空调系统的消声计算程序,可供大型集中通风、空调系统计算应用.并且选择了陕西省计量所集中空调系统为对象,进行计算和现场测试对比,取得了较满意的结果.     

汽车车身部件气动噪声贡献量数值模拟研究

利用大涡模拟(LES)对某典型车型瞬态流场进行仿真计算,应用Lighthill-curle声类比理论,采用宽带噪声源模型(BNS)及FW-H方程,对汽车车身部件气动噪声进行数值模拟研究。分析了车身各板块及凸出部件附近气流的分离情况及外场声压级大小,对比了有、无部件时车外声场的差异;并确定了车身各部件气动噪声的贡献量。通过气动噪声贡献量的对比发现,汽车各部件中近场总声压级贡献量相对较大的为底盘和车轮、天线和雨刮器相对较小;远场声压级贡献量中,车身和底盘相对其他部件较大,天线相对较小;且车外远场点声压级的大小和各部件辐射噪声的强度以及其辐射面积正相关;车身板块中贡献量相对较大的为侧围和轮腔,较小的为前挡风玻璃。     

高速列车转向架舱对转向架区域流场与气动噪声影响

根据涡声理论和声比拟方法,数值模拟了高速列车转向架简化模型的流场与气动噪声特性,分析了转向架舱对转向架流动与气动噪声性能的影响.结果表明:在单独转向架与转向架位于转向架舱内2种工况下,几何体近壁流场内形成的体偶极子声源为近场四极子噪声的主要声源,转向架表面压力脉动产生的面偶极子声源为声辐射主要声源;与单独转向架相比,转向架舱改变了转向架流动特性与声辐射指向性,削弱了转向架所产生气动噪声的强度,但转向架舱后壁会产生较大气动噪声.     

柴油机缸盖罩隔声性能与透射噪声

以某柴油机缸盖罩为例,研究了柴油机薄壁件的隔声性能与透射噪声.采用结构-声耦合分析法对柴油机缸盖罩的隔声量进行了计算,并通过隔声性能试验验证了计算结果.设计了提取缸盖罩内部声场声压级的四负载法试验,并将结果施加到结构-声耦合计算模型中,计算了缸盖罩在发动机1,000,r/min、2,000,r/min和3,400,r/min全负荷工况下的透射噪声.研究发现,缸盖罩透射声功率主要分布在低频及隔声性能较差的高频范围;透射噪声在柴油机薄壁件辐射噪声中所占比重较大,对薄壁件辐射噪声进行预测和声学优化时,不能忽略透射噪声.     

内燃机车噪声测试与分析

内燃机车噪声污染对司乘人员工作环境和外界环境有很大影响.为了解噪声特性,确定影响噪声的主要因素,利用噪声与振动分析系统对某型号内燃机车外场以及司机室进行噪声测试,获得不同档位下机车外场和司机室各测试点的噪声声压级和振动加速度数据.通过数据分析可知:机车工况对外场测点的中高频噪声影响较大,且外场噪声受冷却扇影响明显;司机室内的噪声主要由机车壁板振动和外界噪声源共同作用引起.