船用中速柴油机振动与噪声分析及优化

发布时间：2017-10-12 15:15

  本文关键词：船用中速柴油机振动与噪声分析及优化

  更多相关文章： 柴油机 振动 噪声 计算 减振器 优化

【摘要】：柴油机声振特性是衡量其品质优劣的一项重要依据，近几年柴油机振动与噪声控制技术也成为柴油机研发人员着重关注的领域。在柴油机研发的初始阶段计算分析柴油机表面振动及辐射噪声并根据结果对柴油机结构进行优化，有利于节省研发成本，提高研发效率，更能适应当今严格的振动噪声法规。本课题通过对某船用中速柴油机进行模型建立，分别用有限元软件和边界元软件进行振动响应计算和辐射噪声计算，从而对模型进行优化并验证，具体工作如下： 1、完善了柴油机整机三维实体模型。在原有柴油机三维模型的基础上补充了对整机振动噪声影响较大的罩板，以提高振动与噪声预测的准确性。 2、建立柴油机整机有限元模型，，计算了油底壳及整机（有减振器和无减振器两种情况）的固有模态，得到其固有频率和模态振型，研究两种情况下固有频率和振型变化规律，为后续研究提供指导。 3、柴油机时域、频域振动响应计算及传递路径分析。将现有的柴油机各主要激励力加载到有减振器和无减振器的柴油机有限元模型上，计算并分析两种情况下振动响应，以振动烈度评价减振器的减振效果，证明了整机建模中减振器的必要性与本模型中减振器建模的合理性；同时通过频域计算结果得到噪声分析的边界条件；在柴油机的各个部位选取典型节点，计算由气缸压力引起的三条传递路径（缸盖作用力，缸套侧推力和主轴承所受压力）以及气阀敲击力单独加载时典型节点的振动响应情况，并以振动烈度为评价标准，得到了四种激励力单独作用时各自所占能量的百分比。 4、声学计算分析。对整机模型进行边界元网格划分，用软件LMS Virtual.Lab对整机辐射声场分析预测；对整机表面辐射声场进行实际测量，比较仿真值与实测值，证明边界元模型的合理性。计算柴油机顶端罩盖、观察窗处罩板和油底壳的结构声学灵敏度。计算结果表明，增大油底壳底面及侧面厚度一定程度上能实现噪声优化。
【关键词】：柴油机 振动 噪声 计算 减振器 优化
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.121.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究的目的和意义10-11
• 1.2 课题有关的国内外研究背景分析11-13
• 1.3 论文研究的主要内容及技术路线13-15
• 1.3.1 论文研究主要内容13-14
• 1.3.2 技术路线14-15
• 1.4 本章小结15-16
• 第2章 理论基础及软件计算平台16-25
• 2.1 结构动力学基本理论16-20
• 2.1.1 动力学方程的建立16-17
• 2.1.2 模态分析理论17-18
• 2.1.3 结构动力响应分析理论18-20
• 2.2 辐射声场理论20-23
• 2.2.1 声波方程20-21
• 2.2.2 简谐振动中霍尔木兹方程21-22
• 2.2.3 霍尔木兹声学边界元方程22-23
• 2.3 MSC. PATRAN 及 MSC .NASTRAN 简介23-24
• 2.4 LMS.VIRTUAL LAB 简介24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 柴油机模型的建立25-37
• 3.1 研究对象25
• 3.2 柴油机三维实体模型及有限元模型的建立25-28
• 3.3 柴油机重要零部件及整机模态分析28-36
• 3.3.1 油底壳有限元模态分析28-31
• 3.3.2 MAN 8L21/31 型柴油机减振器简介31
• 3.3.3 有减振器柴油机整机模态分析31-33
• 3.3.4 无减振器柴油机整机模态分析33-35
• 3.3.5 模态求解结果分析35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 柴油机振动响应计算及传递路径分析37-67
• 4.1 柴油机相关激励力的确定37-42
• 4.1.1 气缸盖所受到的压力37-38
• 4.1.2 主轴承作用力38-40
• 4.1.3 活塞侧推力40-41
• 4.1.4 气阀落座力41-42
• 4.2 柴油机时域响应计算分析42-54
• 4.2.1 有减振器瞬态响应计算43-48
• 4.2.2 无减振器瞬态响应计算48-54
• 4.3 整机表面振动测试54-57
• 4.3.1 测试对象及工况54
• 4.3.2 测试依据及方法54-55
• 4.3.3 测量系统及测点布置55-56
• 4.3.4 测试结果56-57
• 4.4 减振器减振效果分析57-59
• 4.5 柴油机振动传递路径分析59-62
• 4.5.1 传递路径组合方式59
• 4.5.2 振动响应计算59-62
• 4.6 有罩板的柴油机整机频率响应计算62-65
• 4.7 本章小结65-67
• 第5章 柴油机噪声计算及优化67-83
• 5.1 柴油机边界元模型67-68
• 5.2 声学计算边界条件的加载68-69
• 5.3 场点的建立69
• 5.4 辐射噪声计算69-73
• 5.4.1 柴油机表面声压及声场中声强分布69-72
• 5.4.2 空间场点声强频谱72-73
• 5.5 柴油机辐射噪声测试73-76
• 5.5.1 测点的布置73
• 5.5.2 测试系统的构成73-74
• 5.5.3 表面辐射噪声实测结果74-76
• 5.6 声压仿真结果和测试结果对比76-79
• 5.7 整机结构灵敏度分析79-80
• 5.8 声学优化方案评估80-82
• 5.9 本章小结82-83
• 第6章 结论与展望83-85
• 6.1 结论83-84
• 6.2 展望84-85
• 致谢85-86
• 参考文献86-88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 刘爱群;陈文枢;张兴准;;统计能量分析法在发动机噪声控制中的应用[J];北京邮电学院学报;1989年03期

2 杨建国;张晓铭;陆松华;;新型中速柴油机的振动响应计算与测量分析[J];柴油机;2008年03期

3 苏铁熊,杨世文,崔志琴,李小雷,张保成,张翼;复杂结构结合部动力学仿真模型研究[J];华北工学院学报;2001年03期

4 葛蕴珊,王芝秋,张志华,梁杰,黎苏,黎志勤;内燃机辐射噪声三维计算模型[J];内燃机工程;1994年04期

5 俞明,李惠珍,李盛成,刘永滨;利用有限元技术估算内燃机机体表面辐射噪声方法的研究[J];内燃机学报;1992年02期

6 王震坡,何洪文;统计能量方法用于汽车振动噪声的分析研究[J];汽车科技;2001年06期

7 姜哲,郭骅,赵晓丹;控制S195型柴油机齿轮室盖板辐射噪声的途径[J];小型内燃机;1990年04期

8 邱吉宝，杨永新，王建民;用试验识别模态修改数学模型方法与复杂结构建模技术[J];振动与冲击;1994年03期

本文编号：1019413