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柴油机燃烧辐射噪声的计算机仿真研究

李基芳  
【摘要】: 随着能源问题的提出,柴油机的应用范围越来越广泛,同时柴油机的噪声问题也变得越来越突出,成为影响车辆乃至交通噪声的重要噪声源。噪声已经成为柴油机的一项重要性能指标。开展对柴油机的噪声分析及控制有重要的理论研究意义和工程实用价值。 本文以一台四缸柴油机为例,应用计算机仿真技术分析了柴油机的结构振动与辐射噪声,旨在降低柴油机的整机噪声,并为在工程实际中降低发动机的振动和噪声提供指导或参考。 首先建立发动机总成的有限元模型。发动机是一个复杂的机械系统,有限元模型的单元数目过多,增加了计算量,而且还受到计算机硬件的限制,因此采用动力学中的矩阵缩减和矩阵恢复法。在矩阵的缩减和恢复过程中,计算的精确与否与主自由度的选取有密不可分的联系。 发动机的振动噪声主要是由于气体爆发压力所引起的振动并通过缸盖和活塞、连杆、曲轴、机体的途径向外辐射的噪声,所以主要考虑机体、缸盖和油底壳。另外,根据发动机的实际使用情况,还考虑了曲轴部分的油膜阻尼因素的影响,因而,发动机的噪声分析又是一个多体动力学问题。本文将有限元方法和多体动力学方法相结合,考虑结构之间的非线性因素,较为完善的分析了发动机整机的动态响应特性。 论文针对发动机在2600r/min的额定工况下进行动力学仿真分析,得出发动机的表面振动速度级,并通过表面振动与辐射噪声的相关分析得出柴油机的辐射噪声级;对柴油机结构进行了低噪声改进设计,仿真分析结果表明,整机辐射噪声可降低3dB(A)。


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