發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)噪聲
關(guān)注創(chuàng)建者：聲學(xué)工程師小吳 創(chuàng)建時(shí)間：2023-06-28
發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)噪聲的實(shí)例教程
摘 要：為解決整車(chē)開(kāi)發(fā)早期沒(méi)有載荷譜無(wú)法進(jìn)行整車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)噪聲預(yù)測(cè)的困境，本文采用多體進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力學(xué)分析，發(fā)動(dòng)機(jī)載荷，結(jié)合有限元仿真技術(shù)，對(duì)整車(chē)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)階次及overall分析，針對(duì)低頻轟鳴聲進(jìn)行TPA診斷優(yōu)化分析，結(jié)果證明仿真能反饋實(shí)車(chē)的主要問(wèn)題，能有效為整車(chē)NVH前期開(kāi)發(fā)提供有效的計(jì)算方法和指導(dǎo)方向。
關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)噪聲，多體，有限元，TPA
1.引言
發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)噪聲作為乘用車(chē)噪聲最大貢獻(xiàn)源[1][2]，一直是NVH工程師最大難題之一。為解決發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)噪聲，在不更改發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)件的情況下，眾多學(xué)者一直在不斷地做著各方面的研究和嘗試。近十年來(lái)，懸置系統(tǒng)解耦率分析方法已經(jīng)非常成熟[3][4]，對(duì)NVH工程應(yīng)用起到非常重要的指導(dǎo)作用。發(fā)動(dòng)機(jī)接附點(diǎn)模態(tài)動(dòng)剛度結(jié)構(gòu)有限元仿真與優(yōu)化[5][6]，避免了結(jié)構(gòu)剛性不足所帶來(lái)的結(jié)構(gòu)噪聲問(wèn)題。車(chē)身傳遞函數(shù)仿真分析優(yōu)化技術(shù)[7][8]，改善了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)結(jié)構(gòu)噪聲的放大傳遞作用。在應(yīng)用這些研究成果過(guò)程中發(fā)現(xiàn)所有的分析僅僅考慮到子系統(tǒng)本身的性能，但整車(chē)是一個(gè)整體系統(tǒng)，子系統(tǒng)本身性能良好，不代表著整車(chē)裝配后的整體性能良好。整車(chē)狀態(tài)的仿真分析也大部分在有前一階段的載荷數(shù)據(jù)后才能開(kāi)展分析工作。本文采用多體進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力學(xué)分析，發(fā)動(dòng)機(jī)載荷，結(jié)合有限元仿真技術(shù)，對(duì)整車(chē)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)階次分析，并合成overall。
2.仿真優(yōu)化方法理論
2.1傳遞路徑技術(shù)理論
圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)結(jié)構(gòu)噪聲模型
發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)結(jié)構(gòu)噪聲模型簡(jiǎn)化如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒爆發(fā)力引起整機(jī)振動(dòng)，經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)隔振后，對(duì)車(chē)身產(chǎn)生激勵(lì)力。激勵(lì)力經(jīng)車(chē)身進(jìn)行傳遞，經(jīng)過(guò)放大或衰減作用后產(chǎn)生響應(yīng)，通過(guò)人的觸覺(jué)或聽(tīng)覺(jué)感受到發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)所引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)和噪聲。
展開(kāi) 下圖右給出了仿真與實(shí)驗(yàn)的頻譜對(duì)比，可見(jiàn)安裝角經(jīng)過(guò)隨機(jī)擾動(dòng)的調(diào)整后，仿真的諧頻噪聲和實(shí)驗(yàn)更加接近。這也是首次在CFD仿真中觀察到了這一現(xiàn)象。
在發(fā)動(dòng)機(jī)短艙內(nèi)壁安裝聲襯，利用亥姆霍茲共振器原理可削弱風(fēng)扇噪聲，減少其向外部的傳遞。該技術(shù)在很多民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上均有應(yīng)用。但由于聲襯的蜂窩結(jié)構(gòu)細(xì)小繁多，難以使用傳統(tǒng)CFD工具進(jìn)行評(píng)估。以往對(duì)于聲襯技術(shù)的研究和優(yōu)化，通常采用半經(jīng)驗(yàn)的方法，但聲襯在較高聲壓級(jí)的條件下，以及湍流邊界層掠過(guò)時(shí)表現(xiàn)出來(lái)較強(qiáng)的非線(xiàn)性，使得經(jīng)驗(yàn)公式失效；而新型的聲學(xué)材料也會(huì)使經(jīng)驗(yàn)參數(shù)改變，難以滿(mǎn)足現(xiàn)有的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)需求。
而基于LBM+VLES的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使用PowerFLOW不僅可以對(duì)單個(gè)或一組蜂窩進(jìn)行直接數(shù)值模擬，對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)的聲學(xué)特性進(jìn)行精準(zhǔn)的評(píng)估和優(yōu)化，也可以通過(guò)聲學(xué)多孔介質(zhì)對(duì)安裝聲襯后的發(fā)動(dòng)機(jī)的降噪效果進(jìn)行模擬分析。
風(fēng)扇設(shè)計(jì)，作為民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域內(nèi)最難的方向之一，引無(wú)數(shù)英雄前赴后繼。一個(gè)看似不起眼的風(fēng)扇卻凝結(jié)了幾乎整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)最尖端的技術(shù)，百萬(wàn)寶貝，你值得擁有。
大風(fēng)扇呀吱悠悠的轉(zhuǎn)，這里的噪聲不簡(jiǎn)單，寬頻和諧頻一起來(lái)?yè)v蛋......介紹完了機(jī)身和風(fēng)扇噪聲，后續(xù)為您帶來(lái)噴流噪聲和飛發(fā)一體化的噪聲設(shè)計(jì)優(yōu)化，敬請(qǐng)期待。
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展開(kāi) 圖3 為機(jī)械負(fù)載下，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速由750r/min勻加速到3390 r /min 時(shí)測(cè)得的噪聲信號(hào)ColorMap圖，表明1階、2階、4階、6階、8階噪聲為內(nèi)燃機(jī)噪聲的主要成分。圖4反映了各個(gè)階次不同轉(zhuǎn)速下的噪聲對(duì)整體噪聲水平貢獻(xiàn)的大小，圖中曲線(xiàn)1代表了整體的噪聲水平。在750～3390r/min轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，8階噪聲占主導(dǎo)地位; 6階、4階、2階、1階噪聲依次減小?？傮w而言，1階、2階、4階、6階、8階噪聲對(duì)內(nèi)燃機(jī)噪聲水平貢獻(xiàn)最大。
3. 懸置系統(tǒng)優(yōu)化約束設(shè)計(jì)
在已設(shè)計(jì)完成懸置基礎(chǔ)上，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)進(jìn)一步優(yōu)化參數(shù)，讓傳到車(chē)內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)最小。通常，會(huì)通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)約束條件來(lái)達(dá)到隔振的效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明發(fā)動(dòng)機(jī)在780 r /min 時(shí)產(chǎn)生了共振，故在設(shè)計(jì)懸置系統(tǒng)模態(tài)目標(biāo)時(shí)考慮了轉(zhuǎn)頻13 Hz，避免產(chǎn)生共振。懸置系統(tǒng)固有模態(tài)目標(biāo)如表5 所示。
4. 結(jié)論
( 1) 穩(wěn)態(tài)工況下，隨著轉(zhuǎn)速的提升基頻也隨之增加，Y 軸的振動(dòng)烈度比同轉(zhuǎn)速的X、Z 軸大，且內(nèi)燃機(jī)主要峰值振動(dòng)頻率為內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)頻的整數(shù)倍，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
( 2) 測(cè)量的振動(dòng)加速度信號(hào)應(yīng)該隨著轉(zhuǎn)速的提高而增加，但表3 顯示同一扭矩下780 r /min 的振動(dòng)烈度反而大于820 r /min，說(shuō)明內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部零部件在780 r /min 時(shí)存在共振，對(duì)內(nèi)燃機(jī)懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一定的指導(dǎo)意義，并給出了懸置系統(tǒng)模態(tài)的優(yōu)化目標(biāo)。
( 3) 由圖4 可得出噪聲主要由1 階、2 階、4 階、6 階、8 階機(jī)械噪聲合成，可對(duì)其相應(yīng)的噪聲產(chǎn)生原因進(jìn)行優(yōu)化。
文章來(lái)源：發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)
展開(kāi) 摘要：介紹了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼進(jìn)行噪聲預(yù)測(cè)的兩種方法。通過(guò)振動(dòng)速度法，估算了油底殼輻射的聲功率級(jí)。用ＦＥＭ／ＢＥＭ方法進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，考慮了油底殼中潤(rùn)滑油的耦合作用，并對(duì)耦合情況與非耦合情況的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較，表明耦合作用對(duì)油底殼的振動(dòng)有較大影響，并與聲強(qiáng)法測(cè)量的油底殼左右兩側(cè)的聲強(qiáng)圖進(jìn)行了比較，聲強(qiáng)分布基本一致。結(jié)論：ＦＥＭ／ＢＥＭ方法是預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼輻射噪聲的有效方法。
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汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲控制——pdf書(shū)1
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發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)噪聲的最新內(nèi)容
飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是當(dāng)直接安裝在機(jī)身上時(shí)，會(huì)向機(jī)身注入大量的音調(diào)振動(dòng)，從而降低機(jī)艙噪音的可聽(tīng)性和舒適性。減少這種噪音需要開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)的降噪系統(tǒng)。這是一項(xiàng)耗時(shí)且昂貴的工作。為了加速和簡(jiǎn)化這一過(guò)程，需要對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)和發(fā)動(dòng)機(jī)注入的力進(jìn)行足夠詳細(xì)的數(shù)值模擬。德宇航（DLR） ISTAR飛機(jī)（達(dá)索獵鷹2000 LX），正用于廣泛的振動(dòng)測(cè)量活動(dòng)
摘要：為了提高汽車(chē)的舒適性和燃油經(jīng)濟(jì)性，從發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)原理出發(fā)，建立發(fā)動(dòng)機(jī)多體動(dòng)力學(xué)模型，
摘要： 以某3缸增壓直噴汽油機(jī)正時(shí)皮帶怠速低頻噪聲為研究對(duì)象，通過(guò)試驗(yàn)鎖定噪聲源和噪聲頻段，并對(duì)該噪聲產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行分析。針對(duì)該噪聲源和噪聲頻段，通過(guò)一維動(dòng)力學(xué)仿真的方法來(lái)優(yōu)化正時(shí)皮帶系統(tǒng)的布置參數(shù)，尋找到降低該噪聲的方法，并最終通過(guò)噪聲-振動(dòng)-平順性(NVH)試驗(yàn)驗(yàn)證了提高皮帶剛度和增加小惰輪的方案能夠有效降低該噪聲。
概述
隨著人們對(duì)整車(chē)舒適性的要求越來(lái)越高，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲-振動(dòng)-平順性
前言
內(nèi)燃機(jī)由于動(dòng)力強(qiáng)、熱效率高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛運(yùn)用于船舶、汽車(chē)和其他設(shè)備上。但內(nèi)燃機(jī)質(zhì)量大，振動(dòng)噪聲高，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度和壓力過(guò)高，氣缸內(nèi)易積攢煙灰和積碳。由于內(nèi)燃機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，活塞撞擊和零配件的間隙過(guò)大等都會(huì)導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)缸蓋和機(jī)體振動(dòng)。內(nèi)燃機(jī)表面的振動(dòng)信號(hào)反映了內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部的工作狀態(tài)，對(duì)振動(dòng)噪聲信號(hào)進(jìn)行測(cè)試和分析可以得出內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部運(yùn)行狀況和振動(dòng)噪聲產(chǎn)生的原因。
21 世紀(jì)以來(lái)，
2.仿真優(yōu)化方法理論
2.1傳遞路徑技術(shù)理論
圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)結(jié)構(gòu)噪聲模型
發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)結(jié)構(gòu)噪聲模型簡(jiǎn)化如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒爆發(fā)力引起整機(jī)振動(dòng)，經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)隔振后，對(duì)車(chē)身產(chǎn)生激勵(lì)力。激勵(lì)力經(jīng)車(chē)身進(jìn)行傳遞，經(jīng)過(guò)放大或衰減作用后產(chǎn)生響應(yīng)，通過(guò)人的觸覺(jué)或聽(tīng)覺(jué)感受到發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)所引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)和噪聲。
發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲激勵(lì)測(cè)量，采取車(chē)輛在底盤(pán)測(cè)功機(jī)上模擬60km/h行駛的方法，在發(fā)動(dòng)機(jī)上、下、左、右、前共5個(gè)表面，每個(gè)表面布置3個(gè)傳聲器，記錄平均聲壓級(jí)作為該表面的近場(chǎng)聲壓級(jí)。每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)近場(chǎng)聲壓及駕駛室表面聲壓測(cè)量見(jiàn)圖3，測(cè)量值見(jiàn)圖4。
作者：Sergey V. Bormalev, Valery G. Avgustinovich, Aleksey M. Sipatov, Michail V. Usanin, Aviadvigatel Perm
翻譯：上海安世亞太
前言
由于針對(duì)有害排放物和噪聲水平具有嚴(yán)格的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的公司正面臨著艱巨的任務(wù)——制造具有高生態(tài)效率的發(fā)動(dòng)機(jī)。為了滿(mǎn)足這些要求
如果有100萬(wàn)，你打算買(mǎi)什么呢？
一輛寶馬7系？一套鄉(xiāng)村別墅？100箱茅臺(tái)？還是一個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片？
額，事出反常必有妖，機(jī)智的我選屠龍刀！哦~不，是風(fēng)扇葉片！雖然這玩意兒長(zhǎng)得像把神器，不過(guò)到底有什么特別的？怎么就值100萬(wàn)呢？
筆者又不得不搬出萬(wàn)年老梗了：“航空發(fā)動(dòng)機(jī)是工業(yè)皇冠上的明珠”。從設(shè)計(jì)驗(yàn)證到加工制造，航發(fā)所涉及到的學(xué)科范圍之廣、技術(shù)難度之高，幾乎是任何產(chǎn)品都望塵莫及的
飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的渦輪風(fēng)扇是主要的飛行噪聲源之一。過(guò)量的噪聲可能會(huì)引發(fā)一系列健康問(wèn)題，例如聽(tīng)力障礙、睡眠紊亂和壓力疾病。聲學(xué)建?？梢詭椭鷥?yōu)化渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)，減少噪音污染及其負(fù)面影響。我們將通過(guò)噴射管教程模型，闡明使用聲學(xué)建模方法的好處。
在此文中,利用一維仿真技術(shù)將三維的進(jìn)排氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為一維模擬計(jì)算,建立了一維仿真模型來(lái)對(duì)小排量摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率和進(jìn)排氣噪聲進(jìn)行以為模擬仿真研究。對(duì)于不同排量及不同冷卻系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī),只需將計(jì)算模型中的邊界條件做相應(yīng)改動(dòng),就可以算出精確的功率輸出
小排量摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出及進(jìn)排氣管噪聲的一維仿真技術(shù).rar
