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新型中速柴油机噪声预测技术研究

2020-12-07阅读(574)

新型中速柴油机噪声预测技术研究

论文摘要

随着柴油机朝高速、轻型、大功率方向发展,其振动噪声问题日益突出。为了提高柴油机产品质量、降低其噪声水平,开展柴油机减振降噪技术的研究具有重要的现实意义和工程应用价值。本文以新型中速柴油机为研究对象,从理论分析计算和试验测量分析两方面进行了噪声预测技术的研究。采用了有限元法进行柴油机振动响应分析,应用边界元法进行了其辐射噪声的计算分析;进行了柴油机示功图、表面振动和噪声的测量分析,为理论计算提供了原始数据,验证计算模型的正确性和计算结果的准确性。取得了如下主要研究结论:1.建立了新型中速柴油机的动力学模型,采用有限元法对其进行了振动响应计算分析,分析柴油机表面振动响应的分布规律,得出了从柴油机缸盖到机体振动响应逐渐减小,以及油底壳刚度较小,其振动较大的分布规律。2.研究了隔振装置对柴油机振动响应的影响,对比分析表明采用隔振装置后,其振动能量分布发生改变,主振动频率前移。3.建立了新型中速柴油机边界元模型,定义速度边界条件、流体材料属性、声载荷和场点,对其进行了辐射噪卢计算分析,揭示了柴油机表面辐射噪声主要是由其结构振动引起。4.进行了增压器噪声源加载前后的辐射噪声对比分析,研究表明:增压器噪声源增大了柴油机辐射噪声的中高频成分。5.对比分析了柴油机表面振动测量与有限元振动计算的结果,从柴油机表面振动频谱分布看,计算结果与实测结果的能量分布趋势相近,各主要特征频率明显,部分频率的幅值较接近;尽管计算与实测结果存在一定误差,但基本反映柴油机的主要振动特征,验证了柴油机动力学计算模型的正确性。6.对比分析了柴油机噪声测量与边界元噪声计算的结果,从1/3倍频程谱图可以看出,计算结果与实测声强最大值比较接近;但两者间存在一定误差,其原因是实际测量的柴油机辐射噪声是柴油机工作过程中空气动力噪声、燃烧噪声和机械噪声各种噪声源辐射噪声的综合结果;边界元法计算得到的柴油机辐射噪声包括柴油机工作过程中由于结构振动而引起的机械噪声和增压器噪声源引起的噪声部分。本文研究为新型中速柴油机噪声预测技术提供了分析方法,证实了有限元法和边界元法在新型中速柴油机设计中的可行性与有效性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究目的与意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 研究方案
  • 1.3.1 技术路线
  • 1.3.2 各章主要内容
  • 1.4 本章小结
  • 第2章 柴油机振动分析与噪声预测的理论基础
  • 2.1 柴油机振动理论
  • 2.1.1 振动的基本概念
  • 2.1.2 柴油机振动的主要形式
  • 2.1.3 柴油机振动问题的处理方法
  • 2.2 柴油机噪声
  • 2.2.1 燃烧噪声
  • 2.2.2 机械噪声
  • 2.2.3 进、排气噪声
  • 2.2.4 废气涡轮增压器噪声
  • 2.3 本章小结
  • 第3章 柴油机振动响应的有限元分析
  • 3.1 有限元法
  • 3.1.1 有限元法的基本概念
  • 3.1.2 动力分析有限元法的原理
  • 3.1.3 有限元分析软件平台
  • 3.2 建立柴油机几何模型
  • 3.2.1 建模软件
  • 3.2.2 柴油机模型的简化处理及其几何模型的建立
  • 3.3 网格划分
  • 3.4 材料属性定义
  • 3.5 边界条件定义
  • 3.5.1 示功图
  • 3.5.2 载荷求解及加载--轴承力
  • 3.5.3 载荷求解及加载--侧推力
  • 3.5.4 载荷求解及加载--气体力
  • 3.5.5 各载荷频域力求解
  • 3.5.6 位移边界条件定义
  • 3.6 柴油机整机模态分析
  • 3.7 频率响应分析
  • 3.8 隔振装置的影响
  • 3.9 本章小结
  • 第4章 柴油机噪声预测
  • 4.1 SYSNOISE软件平台
  • 4.1.1 SYSNOISE软件平台
  • 4.1.2 边界元法
  • 4.2 建立柴油机边界元模型
  • 4.3 边界条件
  • 4.4 流体材料属性
  • 4.5 声载荷
  • 4.6 场点
  • 4.7 计算分析
  • 4.8 本章小结
  • 第5章 柴油机测试与结果对比分析
  • 5.1 测试目的
  • 5.2 测试内容
  • 5.3 振动测试设备及其测试系统
  • 5.4 测点分布
  • 5.4.1 表面振动测试
  • 5.4.2 噪声测试
  • 5.4.3 激光测振测点分布
  • 5.5 测试步骤
  • 5.6 测试结果分析
  • 5.6.1 传感器拾振测试结果分析
  • 5.6.2 激光测振测试结果分析
  • 5.6.3 声强测试结果分析
  • 5.7 计算结果与测试数据对比分析
  • 5.7.1 振动测量结果与振动响应计算结果对比分析
  • 5.7.2 激光测振与振动响应计算结果对比分析
  • 5.7.3 声强测试与计算结果对比分析
  • 5.8 本章小结
  • 第6章 结论与展望
  • 6.1 结论
  • 6.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间所发表的论文

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