內(nèi)燃機噪聲控制技術(shù)及聲輻射預測研究.pdf

1、"能源與環(huán)境"是汽車和發(fā)動機工業(yè)在21世紀發(fā)展所面臨的兩大課題,解決發(fā)動機的排放和噪聲污染控制已經(jīng)成為發(fā)動機工業(yè)發(fā)展的最具有挑戰(zhàn)性的問題,因此開展降低發(fā)動機噪聲的研究具有十分重要的意義.本文通過理論、實驗以及虛擬設(shè)計等多種手段對發(fā)動機噪聲控制技術(shù)及聲輻射預測進行了深入細致的研究,全文共分為上、下兩篇. 上篇是圍繞發(fā)動機噪聲控制技術(shù)展開的,主要論述的是噪聲源識別及低噪聲內(nèi)燃機改進所進行的研究工作.在噪聲源識別方面,為解決采用表面振

2、動法最關(guān)鍵的聲輻射效率問題,采用理論與實驗相結(jié)合,進行了離散計算法內(nèi)燃機表面振動聲輻射效率研究.研究結(jié)果表明,離散計算法具有很高的精度,可以對受各種因素影響的內(nèi)燃機零部件聲輻射問題進行研究,同時這一研究成果也是噪聲輻射預測的基礎(chǔ).通過采用單缸熄火法、表面振動速度法以及近場聲壓掃描法系統(tǒng)地對內(nèi)燃機功能性噪聲和表面輻射噪聲識別后,將層次識別理論引入內(nèi)燃機復雜噪聲源識別中,采用基于相干功率譜分析的層次識別,建立了功能性噪聲和表面輻射噪聲之間的

3、關(guān)系,對于功能性噪聲的控制按照識別后的對應頻率關(guān)系就可以找到對應的控制策略. 在內(nèi)燃機低噪聲改進方面,通過對曲軸激勵與機體表面振動間傳遞關(guān)系的研究,發(fā)現(xiàn)機體群部表面振動是由軸系三維振動激勵導致的,控制軸系振動可以降低群部表面振動,同時改變曲軸到機體表面的振動傳遞特性也可能降低群部表面振動.而長期以來人們對車輛發(fā)動機更加關(guān)注曲軸的扭轉(zhuǎn)振動,對曲軸的耦合振動還研究不多.本文根據(jù)瑞利法建立了扭縱耦合強迫振動模型,為探索內(nèi)燃機軸系扭縱耦

4、合強迫振動的計算方法提供了一種有益的嘗試,采用諧次分析法對模型求解后,通過與實際測量所得到的結(jié)果進行比較發(fā)現(xiàn),扭振和縱振與實際測量的結(jié)果在各主要諧次都保持相當?shù)囊恢?表明所建立的模型能夠被用來進行扭振減振器優(yōu)化設(shè)計,通過對扭振系統(tǒng)進行參數(shù)靈敏度分析以及減振器設(shè)計參數(shù)的優(yōu)化求解,得到了扭振系統(tǒng)的最優(yōu)減振器參數(shù),實測結(jié)果證明了設(shè)計的正確性. 對內(nèi)燃機薄壁件的降噪研究是從兩方面進行的,一是進行了阻尼因子的減振機理研究,揭示了復合阻尼材

5、料具有這一優(yōu)點的原因,同時考察了頻率、溫度以及潤滑油等因素對阻尼因子的影響；二是進行了結(jié)構(gòu)剛度對減振降噪作用的研究,通過靈敏度分析找到了控制整體剛度的主要因素,并在發(fā)動機上進行了驗證. 最后通過對多臺內(nèi)燃機系統(tǒng)降噪研究工作的分析和總結(jié),根據(jù)內(nèi)燃機的激勵源以及傳遞途徑的規(guī)律,提出了低噪聲設(shè)計工作的頻率分布理論,為內(nèi)燃機進行設(shè)計時指出具體的工作方向. 下篇主要論述的是內(nèi)燃機聲輻射預測的研究內(nèi)容,包括多體動力學主軸承載荷的計算

6、,基于組合體的動力響應分析以及邊界元聲輻射預測等. 在分析和合理簡化的基礎(chǔ)上,建立包括曲軸柔性體部件模型、活塞連桿組在內(nèi)的剛性部件模型,并將它們綜合建立了剛?cè)峄旌隙囿w動力學分析模型.在ADAMs中仿真計算得出在發(fā)動機運轉(zhuǎn)情況下考慮剛、柔兩種曲軸得到的軸承載荷,結(jié)果發(fā)現(xiàn)柔體曲軸的自身變形及相鄰氣缸做功的疊加增加了曲軸的載荷,使工作狀況更加復雜. 在組合體模態(tài)分析的基礎(chǔ)上,確定了組合體的邊界條件及計算初始條件,通過對某柴油機