內(nèi)燃機噪聲控制技術及聲輻射預測研究.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、實驗以及虛擬設計等多種手段對發(fā)動機噪聲控制技術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、動法最關鍵的聲輻射效率問題,采用理論與實驗相結合,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.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、關系,對于功能性噪聲的控制按照識別后的對應頻率關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)動機更加關注曲軸的扭轉振動,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果進行比較發(fā)現(xiàn),扭振和縱振與實際測量的結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),實測結果證明了設計的正確性. 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；二是進行了結構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,根據(jù)內(nèi)燃機的激勵源以及傳遞途徑的規(guī)律,提出了低噪聲設計工作的頻率分布理論,為內(nèi)燃機進行設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柔混合多體動力學分析模型.在ADAMs中仿真計算得出在發(fā)動機運轉情況下考慮剛、柔兩種曲軸得到的軸承載荷,結果發(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