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        預測與降低柴油機油底殼輻射噪聲方法的研究

        作者: 時間:2016-12-19 來源:網絡 收藏


        測量曲軸箱連接油底殼對應螺栓處的振動加速度信號,將加速度值作為FEM /BEM中的載荷邊界條件,運用FEM在Nastran中對油底殼進行流固耦合頻率響應分析,計算得到油底殼表面的振動加速度和速度頻譜數據。

        發動機在標定工況條件下,測量油底殼大頭部位兩側立板上、下、左、右4個點的表面振動加速度信號,并將Nastran中計算得到的對應實驗測量位置處周圍多個點的振動速度頻譜進行平均并與實驗值進行對比,圖2為其中一點的對比頻譜圖。可見,通過FEM計算得到的結構表面振動響應與實驗測量值曲線趨勢是一致的,但是在某些頻段上還有些差別,這主要由于模型、邊界條件、載荷的施加和阻尼的假設與實際結構存在不同程度的差異引起的。


        圖2 有限元計算與實驗測量速度頻譜圖

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/201612/331560.htm根據FEM中計算得到的油底殼表面振動速度頻譜值,將其作為聲學分析中的載荷邊界條件,在Sysnoise中進行輻射噪聲計算得到油底殼的A計權聲功率級頻譜,如圖3。


        圖3 油底殼聲功率級頻譜圖

        由聲功率頻譜圖可以得到在該頻段總聲功率級值,同時由實驗得到的表面速度值采用表面振動速度法推算出總聲功率級值,如表2。

        實驗數據中輻射效率的取值是振動速度測量法的主要誤差所在,文中分別將油底殼看作單極子和偶極子聲源,采用文獻[ 8 ]的研究成果:在臨界頻率以上輻射效率近似取1,臨界頻率以下則頻率每減小到1 /10,輻射效率級值減小30dB。臨界頻率的取值與結構幾何、物理特性有關,文中參照發動機薄壁件特性,臨界頻率值取500Hz,得到實驗法測量得到的總聲功率級。

        從表2 FEM /BEM計算結果可以得出: 潤滑油的存在對結構動態響應特性有一定影響,表現為增加耦合系統結構的內部阻尼,同時降低了結構對應頻段內的總聲功率級值。

        4 油底殼的結構優化與聲學評價

        根據油底殼結構頻響和聲學特性的計算結果,油底殼的大頭部前、左、右3側立板是輻射噪聲的主要來源,其中左、右立板最為明顯,因此考慮在這兩側立板處布置加強板以增加結構剛度,從而抑制這兩側輻射出的噪聲。由于油底殼小頭部位基本上沒有潤滑油,噪聲會從小頭底板輻射出來,有必要在小頭底板布置加強板。加強板的布置形式如圖4。


        圖4 加強板布置方案

        運用FEM /BEM法對這3種方案進行流固耦合條件下的頻響及聲學分析,得到不同加強板的聲學評價結果,即在相同載荷作用下不同布置形式的A計權總聲功率級,如表3。


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