涡轮增压器噪声数值仿真及实验研究

发布时间：2017-10-15 02:34

  本文关键词：涡轮增压器噪声数值仿真及实验研究

  更多相关文章： 涡轮增压器 噪声 仿真模拟 流动特性 油膜涡动

【摘要】：随着内燃机增压技术的广泛应用,涡轮增压器的噪声问题受到越来越多的关注,良好的声学性能已成为评价一款涡轮增压器的重要指标之一。因此,进行涡轮增压器噪声的研究很有必要。本文从理论、试验、仿真三方面分析了影响涡轮增压器噪声的主要因素,旨在为今后涡轮增压器噪声的分析、控制以及涡轮增压器的改型设计、优化提供经验。本文首先对某款整车使用的涡轮增压器产生的异响问题进行了试验研究,采用西门子公司的LMS Test.lab噪声测试系统对涡轮增压器噪声进行采样处理,得到涡轮增压器噪声频谱图,并与振动信号处理后得到的频谱图进行对比分析,确定了解决异响的方向和方案。其次,本文采用CFD软件进行了压气机定常流场和瞬态声场的仿真,采用叶轮机械流场仿真软件Numeca进行了涡轮增压器压气机定常流场的研究,通过仿真得到的map图与压气机实验得到的map图对比,验证了数值仿真的可靠性。通过定常流场后处理云图,得到了压气机和叶轮部位的速度场和压力场,着重分析了气流分离产生部位的流场。在瞬态声场的计算中,采用Star-ccm+软件进行了压气机瞬态工况的模拟,分别使用Star-ccm+中的Curle噪声源模型和Proundman噪声源模型对涡轮增压器压气机可能产生气动噪声的噪声源位置进行了预测,在压气机内部布置了11个压力监测点,监测压气机内部流场在这些位置处的压力脉动情况,确定了压气机进口段是该增压器气动噪声的主要噪声源。最后,本文分析了油膜涡动形成的机理和控制措施。使用转子动力学软件Dyrobes对转子系统原方案与新方案进行了对比分析,为改善油膜涡动噪声采取了调整内外油膜间隙以及开油槽等控制措施,为改善不平衡噪声采取了对转子进行更高精度的动平衡等措施。通过再次进行增压器噪声对比试验结合人员主观感受判断,此款增压器哨声异响问题得到有效解决。
【关键词】：涡轮增压器 噪声 仿真模拟 流动特性 油膜涡动
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.135
【目录】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 课题的研究意义13-14
• 1.2 增压器噪声国内外研究现状14-21
• 1.2.1 涡轮增压器气动噪声15-17
• 1.2.2 涡轮增压器结构噪声17-20
• 1.2.3 涡轮增压器噪声信号获取与分析20-21
• 1.3 本文主要研究内容21-23
• 第2章 涡轮增压器噪声机理分析23-33
• 2.1 涡轮增压器噪声分类与传递23-26
• 2.2 涡轮增压器气动噪声机理分析26-28
• 2.3 涡轮增压器结构噪声机理分析28-32
• 2.3.1 涡轮增压器转子系统的不平衡形式28-30
• 2.3.2 涡轮增压器转子平衡30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 涡轮增压器噪声试验33-43
• 3.1 噪声测试信号采集与处理原理33-34
• 3.1.1 采样定理33
• 3.1.2 信号的变换处理33-34
• 3.1.3 窗函数与数据泄漏34
• 3.2 涡轮增压器噪声测试实验34-41
• 3.2.1 涡轮增压器噪声测试系统35-37
• 3.2.2 涡轮增压器噪声频谱分析37-41
• 3.3 本章小结41-43
• 第4章 涡轮增压器流场及气动噪声仿真分析43-65
• 4.1 涡轮增压器计算流体力学理论43-46
• 4.1.1 流体运动控制方程43
• 4.1.2 湍流模型43-45
• 4.1.3 近壁面网格的确定45-46
• 4.2 涡轮增压器气动声学理论46-47
• 4.2.1 声压波动方程和Helmholtz方程46-47
• 4.2.2 涡轮增压器气动噪声数值模拟方法47
• 4.3 涡轮增压器压气机定常流场分析47-55
• 4.3.1 压气机定常流场分析模型47-49
• 4.3.2 增压器定常流场计算设定49
• 4.3.3 增压器仿真结果实验验证49-50
• 4.3.4 增压器定常流场计算结果及后处理50-55
• 4.4 Star-ccm+声场仿真55-62
• 4.4.1 增压器声场分析模型和网格划分55-57
• 4.4.2 增压器瞬态计算条件设置57
• 4.4.3 声场计算结果分析57-60
• 4.4.4 瞬态流场计算实验验证及结果分析60-62
• 4.5 本章小结62-65
• 第5章 涡轮增压器结构噪声分析计算65-81
• 5.1 涡轮增压器转子系统动力学模型65-74
• 5.1.1 转子系统动力学方程65-66
• 5.1.2 转子系统油膜涡动分析66-72
• 5.1.3 增压器油膜涡动的控制72-74
• 5.2 Dyrobes增压器转子系统建模及分析74-79
• 5.3 本章小结79-81
• 第6章 全文总结与展望81-85
• 6.1 全文总结81-82
• 6.2 工作展望82-85
• 参考文献85-89
• 致谢89-91
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录91-92
• 学位论文评阅及答辩情况表92

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本文编号：1034591