饲草揉碎机外壳振动辐射噪声分析与优化
发布时间：2023-05-28 14:00
饲草揉碎机是我国自行研制的一种饲草加工设备,目前,饲草揉碎机工作时主要存在振动噪声较大的问题。研究表明饲草揉碎机噪声高达100-110d B(A)左右,超出了揉碎机噪声90d B(A)的国家标准要求。不仅严重地影响揉碎机的使用寿命和工作性能,同时也产生了噪声污染,危害了操作者的身心健康。为了有效地控制饲草揉碎机的噪声,对其外壳振动辐射噪声进行准确预测与优化就显的尤为重要。为了在设计阶段就能准确预测饲草揉碎机外壳振动辐射噪声并进行结构声优化设计,首先基于计算流体力学CFD与离散元DEM耦合方法模拟了饲草揉碎机内部的散碎物料-气流耦合非定常流场,获得了实际工况下揉碎机气固非定常流场的基本特征及外壳壁面所受气流与物料脉动圧力载荷。其次,利用有限元方法对揉碎机外壳进行模态分析,并加载气-固耦合流场脉动压力对外壳进行谐响应分析,得到揉碎机外壳在不同频率载荷作用下的振动响应。第三,将饲草揉碎机外壳振动响应作为声学边界条件,采用有限元与间接边界元结合的声固耦合法计算非定常流动引起的外壳振动辐射噪声,采用声压法对外壳辐射噪声进行试验研究并对噪声数值结果进行验证。最后,利用已验证的外壳振动辐射噪声数值预...
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究背景、目的及意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 揉碎机性能及内流场研究现状
1.3.2 振动噪声研究现状
1.3.3 离散元研究现状
1.4 研究内容概述
第二章 揉碎机内散碎物料-气流耦合流场数值模拟与分析
2.1 基于CFD的流场计算理论基础
2.1.1 流体动力学基本方程
2.1.2 流场数值计算湍流模型
2.1.3 多相流模型
2.2 计算流体力学CFD与离散元DEM耦合方法
2.2.1 离散元法
2.2.2 耦合方法
2.2.3 耦合流程
2.3 饲草揉碎机模型建立及流场网格划分
2.3.1 饲草揉碎机模型建立
2.3.2 几何清理
2.3.3 流场网格划分
2.3.4 网格质量检查及输出
2.4 稳态气流流场数值模拟与分析
2.4.1 空载稳态气流流场数值模拟
2.4.2 数值模拟结果与分析
2.5 非稳态散碎物料-气流两相流场数值模拟与分析
2.5.1 非稳态流场数值模拟设置
2.5.2 基于离散元的物料运动模拟设置
2.5.3 CFD-DEM耦合求解设置
2.5.4 散碎物料-气流耦合流场数值模拟结果与分析
2.5.5 散碎物料-气流耦合流场压力数据获取及分析
2.6 本章小结
第三章 饲草揉碎机外壳模态及谐响应分析
3.1 模态分析
3.1.1 模态分析理论基础
3.1.2 外壳自由模态分析
3.2 谐响应分析
3.2.1 谐响应分析理论基础
3.2.2 外壳谐响应分析
3.3 本章小结
第四章 外壳振动辐射噪声仿真分析与试验研究
4.1 声辐射理论基础
4.1.1 声学基础概念
4.1.2 声学波动方程
4.2 声学边界元理论
4.2.1 声学边界元法
4.2.2 基于有限元-边界元法的声固耦合
4.2.3 LMS Virtual.Lab软件简介
4.3 基于LMS的饲草揉碎机外壳振动噪声数值预测与分析
4.3.1 声学边界元网格划分
4.3.2 网格模型导入
4.3.3 数据映射转移
4.3.4 定义流体属性和场点网格
4.3.5 外壳振动噪声计算结果与分析
4.4 饲草揉碎机外壳振动噪声试验研究
4.4.1 试验准备及试验方法
4.4.2 振动噪声试验结果与分析
4.4.3 试验与仿真结果对比分析
4.5 本章小结
第五章 外壳振动辐射噪声优化设计
5.1 振动辐射噪声的优化流程及平台
5.2 揉碎机振动辐射噪声多目标优化数学模型
5.2.1 多目标优化数学模型与求解
5.2.2 饲草揉碎机外壳振动噪声多目标优化模型
5.3 样本数据空间的生成
5.4 近似映射模型的建立
5.5 基于多目标遗传算法的优化求解
5.6 基于降低转速的振动噪声优化
5.7 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文及研究成果
个人简历
本文编号：3824726
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究背景、目的及意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 揉碎机性能及内流场研究现状
1.3.2 振动噪声研究现状
1.3.3 离散元研究现状
1.4 研究内容概述
第二章 揉碎机内散碎物料-气流耦合流场数值模拟与分析
2.1 基于CFD的流场计算理论基础
2.1.1 流体动力学基本方程
2.1.2 流场数值计算湍流模型
2.1.3 多相流模型
2.2 计算流体力学CFD与离散元DEM耦合方法
2.2.1 离散元法
2.2.2 耦合方法
2.2.3 耦合流程
2.3 饲草揉碎机模型建立及流场网格划分
2.3.1 饲草揉碎机模型建立
2.3.2 几何清理
2.3.3 流场网格划分
2.3.4 网格质量检查及输出
2.4 稳态气流流场数值模拟与分析
2.4.1 空载稳态气流流场数值模拟
2.4.2 数值模拟结果与分析
2.5 非稳态散碎物料-气流两相流场数值模拟与分析
2.5.1 非稳态流场数值模拟设置
2.5.2 基于离散元的物料运动模拟设置
2.5.3 CFD-DEM耦合求解设置
2.5.4 散碎物料-气流耦合流场数值模拟结果与分析
2.5.5 散碎物料-气流耦合流场压力数据获取及分析
2.6 本章小结
第三章 饲草揉碎机外壳模态及谐响应分析
3.1 模态分析
3.1.1 模态分析理论基础
3.1.2 外壳自由模态分析
3.2 谐响应分析
3.2.1 谐响应分析理论基础
3.2.2 外壳谐响应分析
3.3 本章小结
第四章 外壳振动辐射噪声仿真分析与试验研究
4.1 声辐射理论基础
4.1.1 声学基础概念
4.1.2 声学波动方程
4.2 声学边界元理论
4.2.1 声学边界元法
4.2.2 基于有限元-边界元法的声固耦合
4.2.3 LMS Virtual.Lab软件简介
4.3 基于LMS的饲草揉碎机外壳振动噪声数值预测与分析
4.3.1 声学边界元网格划分
4.3.2 网格模型导入
4.3.3 数据映射转移
4.3.4 定义流体属性和场点网格
4.3.5 外壳振动噪声计算结果与分析
4.4 饲草揉碎机外壳振动噪声试验研究
4.4.1 试验准备及试验方法
4.4.2 振动噪声试验结果与分析
4.4.3 试验与仿真结果对比分析
4.5 本章小结
第五章 外壳振动辐射噪声优化设计
5.1 振动辐射噪声的优化流程及平台
5.2 揉碎机振动辐射噪声多目标优化数学模型
5.2.1 多目标优化数学模型与求解
5.2.2 饲草揉碎机外壳振动噪声多目标优化模型
5.3 样本数据空间的生成
5.4 近似映射模型的建立
5.5 基于多目标遗传算法的优化求解
5.6 基于降低转速的振动噪声优化
5.7 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文及研究成果
个人简历
本文编号：3824726
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