內(nèi)燃機(jī)噪聲控制技術(shù)及聲輻射預(yù)測(cè)研究.pdf

1、"能源與環(huán)境"是汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)在21世紀(jì)發(fā)展所面臨的兩大課題,解決發(fā)動(dòng)機(jī)的排放和噪聲污染控制已經(jīng)成為發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)噪聲的研究具有十分重要的意義.本文通過理論、實(shí)驗(yàn)以及虛擬設(shè)計(jì)等多種手段對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲控制技術(shù)及聲輻射預(yù)測(cè)進(jìn)行了深入細(xì)致的研究,全文共分為上、下兩篇. 上篇是圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲控制技術(shù)展開的,主要論述的是噪聲源識(shí)別及低噪聲內(nèi)燃機(jī)改進(jìn)所進(jìn)行的研究工作.在噪聲源識(shí)別方面,為解決采用表面振

2、動(dòng)法最關(guān)鍵的聲輻射效率問題,采用理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,進(jìn)行了離散計(jì)算法內(nèi)燃機(jī)表面振動(dòng)聲輻射效率研究.研究結(jié)果表明,離散計(jì)算法具有很高的精度,可以對(duì)受各種因素影響的內(nèi)燃機(jī)零部件聲輻射問題進(jìn)行研究,同時(shí)這一研究成果也是噪聲輻射預(yù)測(cè)的基礎(chǔ).通過采用單缸熄火法、表面振動(dòng)速度法以及近場(chǎng)聲壓掃描法系統(tǒng)地對(duì)內(nèi)燃機(jī)功能性噪聲和表面輻射噪聲識(shí)別后,將層次識(shí)別理論引入內(nèi)燃機(jī)復(fù)雜噪聲源識(shí)別中,采用基于相干功率譜分析的層次識(shí)別,建立了功能性噪聲和表面輻射噪聲之間的

3、關(guān)系,對(duì)于功能性噪聲的控制按照識(shí)別后的對(duì)應(yīng)頻率關(guān)系就可以找到對(duì)應(yīng)的控制策略. 在內(nèi)燃機(jī)低噪聲改進(jìn)方面,通過對(duì)曲軸激勵(lì)與機(jī)體表面振動(dòng)間傳遞關(guān)系的研究,發(fā)現(xiàn)機(jī)體群部表面振動(dòng)是由軸系三維振動(dòng)激勵(lì)導(dǎo)致的,控制軸系振動(dòng)可以降低群部表面振動(dòng),同時(shí)改變曲軸到機(jī)體表面的振動(dòng)傳遞特性也可能降低群部表面振動(dòng).而長(zhǎng)期以來人們對(duì)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)更加關(guān)注曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng),對(duì)曲軸的耦合振動(dòng)還研究不多.本文根據(jù)瑞利法建立了扭縱耦合強(qiáng)迫振動(dòng)模型,為探索內(nèi)燃機(jī)軸系扭縱耦

4、合強(qiáng)迫振動(dòng)的計(jì)算方法提供了一種有益的嘗試,采用諧次分析法對(duì)模型求解后,通過與實(shí)際測(cè)量所得到的結(jié)果進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn),扭振和縱振與實(shí)際測(cè)量的結(jié)果在各主要諧次都保持相當(dāng)?shù)囊恢?表明所建立的模型能夠被用來進(jìn)行扭振減振器優(yōu)化設(shè)計(jì),通過對(duì)扭振系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)靈敏度分析以及減振器設(shè)計(jì)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(shí)測(cè)結(jié)果證明了設(shè)計(jì)的正確性. 對(duì)內(nèi)燃機(jī)薄壁件的降噪研究是從兩方面進(jìn)行的,一是進(jìn)行了阻尼因子的減振機(jī)理研究,揭示了復(fù)合阻尼材

5、料具有這一優(yōu)點(diǎn)的原因,同時(shí)考察了頻率、溫度以及潤(rùn)滑油等因素對(duì)阻尼因子的影響；二是進(jìn)行了結(jié)構(gòu)剛度對(duì)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(dòng)機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn)證. 最后通過對(duì)多臺(tái)內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)降噪研究工作的分析和總結(jié),根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的激勵(lì)源以及傳遞途徑的規(guī)律,提出了低噪聲設(shè)計(jì)工作的頻率分布理論,為內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)指出具體的工作方向. 下篇主要論述的是內(nèi)燃機(jī)聲輻射預(yù)測(cè)的研究?jī)?nèi)容,包括多體動(dòng)力學(xué)主軸承載荷的計(jì)算

6、,基于組合體的動(dòng)力響應(yīng)分析以及邊界元聲輻射預(yù)測(cè)等. 在分析和合理簡(jiǎn)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(dòng)力學(xué)分析模型.在ADAMs中仿真計(jì)算得出在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)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(fù)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(jì)算初始條件,通過對(duì)某柴油機(jī)