收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于热弹性流体耦合的发动机振动噪声预测方法研究

顾灿松  
【摘要】:发动机是整车最主要的振动噪声来源之一,严重影响车辆NVH(Noise Vibration and Harshness,振动、噪声和不平顺性)性能。当前,发动机NVH性能的开发主要依赖于数值模拟技术和试验验证。然而,在工程实际中往往由于忽略了发动机主轴承、活塞系等主要摩擦副的弹性和热力学特性的耦合作用,导致发动机的实际NVH性能相对于仿真结果存在较大偏差,从而影响了产品的开发和投产。针对目前发动机振动噪声预测分析中存在的中高频NVH问题,本文基于热弹性液力润滑理论(Thermal Elastohydro-dynamic,TEHD),对影响整机振动噪声预测结果的曲轴系统、活塞系、涡轮增压器的动力学特性进行了理论分析与计算,比较了采用不同润滑模型对动力学分析结果的影响,建立了多种仿真分析模型,以探索发动机主要摩擦副油膜的传热和流动对发动机振动噪声中高频特性的影响规律。本文具体工作如下:(1)提出了考虑主轴承油膜传热效应的曲轴中高频振动响应分析方法。该方法建立了热弹性液力润滑理论的曲轴-轴承系统动力学分析模型,该模型将曲轴、飞轮、减振器综合建模,考虑了主轴承实际运行时油膜的传热特性和流动特性;从时域和频域的角度分析了考虑油膜传热效应后轴承力、轴承力矩的差异,分析和讨论了刚性机体振动响应特性。数值计算结果显示,与弹性流体润滑模型(Elastohydro-dynamic,EHD)的动力学响应分析结果相比,TEHD模型计算的最大油膜压力、最小油膜厚度较EHD模型低,粗糙接触压力要高于EHD模型,说明传热过程改变了润滑油的力学性能,润滑油温度升高,润滑油的承载性能降低,恶化了轴承的润滑状态,进而影响轴承的润滑特性,油膜传热效应会显著影响主轴承和整机的中高频动力学响应。(2)提出了基于TEHD润滑理论的轴系三维耦合动力学分析方法,解决了曲轴系弯扭纵复杂耦合振动问题。该方法针对轴系扭振问题采用当量集中质量方法,评估了轴系扭振频率与振型,综合比较了弹簧阻尼模型、TEHD耦合动力学模型计算得到轴系关键部件的时域、频域扭转角度;针对轴系弯振和纵振同时存在的复杂振动问题,给出了TEHD弹性多体动力学数值计算方法,从频域角度对比分析了TEHD、弹簧阻尼主轴承润滑模型对曲轴系统弯振和纵振分析结果的影响。数值分析结果表明,当量集中质量模型具有模型参数和边界简单、计算效率高的特点,同时精度也能满足扭转振动分析的要求;TEHD模型弯曲方向中高频振动响应明显高于简化的弹簧阻尼模型,说明TEHD润滑模型基于油膜状态实时计算轴承刚度和油膜压力分布,计算结果与实际状态更加吻合。(3)建立基于TEHD润滑理论的活塞拍击噪声分析模型,有效地考虑了油膜润滑对活塞-缸套接触力的影响。该模型包括活塞-缸套及连杆组件在内的弹性体模型,将该模型与传统的干摩擦分析模型进行了对标,可以发现考虑油膜润滑和传热特性对活塞二阶运动参数(如位移、速度、加速度)和活塞动能参数(平动动能、转动动能变化率)的幅值都有极大的影响。同时,该模型还可以对活塞-缸套摩擦副的油膜特征进行分析,能够得到更加丰富的活塞润滑特性参数。通过发动机的台架试验测得缸套外表面振动加速度,本文建立的TEHD润滑活塞拍击噪声分析模型计算结果在中高频与测试值更加接近。(4)针对涡轮增压器同步振动问题,基于有限元技术,发展出了一种综合考虑浮环轴承TEHD耦合理论和转子弹性动力学的涡轮增压器振动响应传递路径数值分析方法。采用该数值方法分析浮环轴承内外油膜的峰值压力和轴心轨迹,以及浮环轴承动力学参数与转子转速的相关性;同时,对转子偏心量、浮环轴承外轴承间隙对增压器同步、次同步振动的影响规律进行了总结。通过发动机台架测试显示增压器同步振动、次同步振动与计算结果具有非常高的一致性。(5)将基于TEHD润滑理论的轴系三维耦合动力学分析方法、活塞拍击噪声分析模型和涡轮增压器振动响应传递路径数值分析方法,系统地应用于整机振动噪声预测与分析。采用声学边界元法建立了整机噪声辐射模型,该模型对主轴承、活塞-缸套、涡轮增压器浮环轴承均考虑油膜传热效应;基于整机振动噪声预测模型开展了发动机NVH优化。通过发动机台架试验验证了整机振动计算结果在中高频段内与测试结果误差不超过4d B,整机辐射声功率1000Hz以上频段分析误差不超过3.4d B(A)。优化后,机体的振动响应有明显改善,整机辐射噪声降低1.3 d B(A)。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前17条
1 李长龙;高世桥;牛少华;刘海鹏;;微谐振器纵向振动热弹性耦合分析[J];北京理工大学学报;2016年12期
2 万建军;肖留超;刘鸣放;;复合材料耦合热弹性问题的多尺度方法[J];暨南大学学报(自然科学与医学版);2010年03期
3 丁皓江,国凤林,侯鹏飞;耦合热弹性问题的一般解[J];应用数学和力学;2000年06期
4 ;《热弹性学》[J];固体力学学报;1988年01期
5 G.Gerard;颜进才;;光热弹性的进展[J];力学季刊;1965年03期
6 宋颖辉;奚鹰;华滨滨;陈哲;;热弹性不稳定问题中临界速度的求解[J];机电一体化;2015年06期
7 葛振亮;吴永根;袁春静;;盘式制动器热弹性耦合分析[J];烟台大学学报(自然科学与工程版);2007年03期
8 徐亚栋;钱林方;陈龙淼;;复合材料身管非线性热弹性有限元分析[J];兵工学报;2007年12期
9 董兴建,孟光;压电结构的热弹性比拟建模方法[J];应用力学学报;2005年03期
10 王元淳,片山忠一,松本锳一,关谷壮;平面热弹性问题的边界元分析[J];上海力学;1985年04期
11 王元淳;松本锳一;关谷壮;;平面热弹性问题的力学相似分析[J];上海交通大学学报;1986年02期
12 ;国产热弹性膠模拟6千伏定子线圈热寿命试验情况简介[J];绝缘材料;1967年05期
13 王颖泽;张小兵;葛风华;;急速热冲击作用下实心球体的热弹性响应分析[J];江苏大学学报(自然科学版);2012年04期
14 夏军勇;胡友民;吴波;史铁林;;热弹性效应分析与机床进给系统热动态特性建模[J];机械工程学报;2010年15期
15 张同斌;万建军;;非均匀材料耦合热弹性问题解的存在唯一性[J];河南大学学报(自然科学版);2009年03期
16 王先彪;李星;;热弹性问题的紧支小波数值解[J];四川师范大学学报(自然科学版);2009年04期
17 万建军;张同斌;;周期复合材料等效热弹性性能的数值计算[J];河南科技大学学报(自然科学版);2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 范大伟;许金贵;周文戈;谢鸿森;;高温高压下上地幔及俯冲带典型矿物稳定性及热弹性研究[A];2019年中国地球科学联合学术年会论文集(十五)——专题40:地震波传播与成像、专题41:高压实验矿物学、岩石学与地球化学、专题42:地球物理信息前沿技术及人工智能技术[C];2019年
2 侯婉婷;符力耘;魏佳;王志伟;;热弹性耦合动力学问题的格林函数模拟[A];2019年中国地球科学联合学术年会论文集(二十三)——专题58:深地资源地震波勘探理论、方法进展、专题59:煤炭资源与矿山地球物理 、专题60:智能仪器技术及其在地学探测中的应用[C];2019年
3 罗秋实;钟轶峰;施政;;风机叶片热弹性耦合性能的变分渐近多尺度模型[A];第29届全国结构工程学术会议论文集(第I册)[C];2020年
4 刘静;汪越胜;柯燎亮;;涂层结构摩擦滑移的热弹性动态稳定性分析[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年
5 李世荣;马连生;;热弹性结构非线性稳定性及振动分析[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(上)[C];2007年
6 黄汝超;陈永强;黄筑平;;计及表面效应的球形夹杂热弹性复合材料的有效性质[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
7 黄汝超;陈永强;黄筑平;;计及界面效应的热弹性复合材料有效性质[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
8 姜燕;孙玉鑫;杨嘉陵;;叠层圆板谐振器轴对称振动的热弹性衰减[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
9 吴迪;赵宝生;;柱面受温度载荷的轴对称横观各向同性压电热弹性圆柱的精化理论[A];北京力学会第19届学术年会论文集[C];2013年
10 阎军;杨素霞;胡文波;杨春秋;;热弹性点阵结构热应力多尺度分析及尺寸效应研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
11 王明斌;李术才;赵峰;;含界面层圆形夹杂的平面热弹性问题[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(10)[C];2007年
12 吴沛飞;石星烨;尚新春;;热弹性体内微孔附近的动态热应力分析[A];北京力学会第二十二届学术年会会议论文集[C];2016年
13 田晓耕;沈亚鹏;;广义压电热弹性问题研究[A];2006年全国固体力学青年学者研讨会论文摘要文集[C];2006年
14 徐业鹏;宋明明;;机械荷载与热荷载共同作用下变厚度梁的二维热弹性分析[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
15 李世荣;郁汶山;范亮亮;苏厚德;;新型材梁板结构的热弹性稳定性和振动响应[A];现代数学和力学(MMM-XI):第十一届全国现代数学和力学学术会议论文集[C];2009年
16 阎军;杨素霞;胡文波;杨春秋;;尺寸关联的热弹性点阵结构最小柔顺性优化[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
17 侯鹏飞;李秋华;姜海洋;;各向同性热弹性两相材料的界面效应分析[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
18 毛佳佳;柯燎亮;汪越胜;;材料参数任意变化的功能梯度涂层反平面运动的耦合热弹性接触失稳[A];北京力学会第二十三届学术年会会议论文集[C];2017年
19 王晓钢;郭杏林;;基于红外热像的疲劳评估方法的实验研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
20 吴迪;高阳;;多孔热弹性双材料的基本解[A];力学与工程应用(第十六卷)[C];2016年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 顾灿松;基于热弹性流体耦合的发动机振动噪声预测方法研究[D];吉林大学;2020年
2 李长龙;典型微结构(材料)在多场耦合下的热弹性耗散研究[D];北京理工大学;2017年
3 赵家昕;换挡离合器接合过程热弹性不稳定性研究[D];北京理工大学;2014年
4 夏军勇;热弹性效应和数控机床进给系统热动态特性的研究[D];华中科技大学;2008年
5 何智成;汽车中频NVH高效高精度计算理论与方法[D];湖南大学;2014年
6 王小虎;磁流变液润滑浮环轴承特性研究[D];上海交通大学;2017年
7 郭红;内外膜独立供油径推联合浮环轴承性能分析与实验研究[D];上海交通大学;2009年
8 李一民;曲轴及正时系动力学特性对发动机NVH性能影响研究[D];浙江大学;2012年
9 李莹;孔隙热弹性结构的线性和非线性静动力学特性研究[D];上海大学;2011年
10 郝耀东;不确定汽车动力传动系统低频NVH性能分析与优化[D];湖南大学;2018年
11 黄海波;基于系统目标决策的汽车NVH设计理论与方法研究[D];西南交通大学;2017年
12 刘瑞骏;汽油机燃烧噪声与耦合结构的NVH性能研究[D];浙江大学;2017年
13 白西林;小分子光解反应中的立体动力学[D];中国科学技术大学;2017年
14 李建军;动力学液相色谱法[D];西北大学;2009年
15 扈建龙;面向传动装置的电驱动系统振动噪声机理与抑制方法研究[D];吉林大学;2019年
16 王东伟;沟槽型织构化表面调控界面摩擦振动噪声行为的研究[D];西南交通大学;2019年
17 赵文峰;浸水永磁同步电机振动噪声研究[D];中国舰船研究院;2018年
18 张志国;离子速度成像方法研究多原子分子光解动力学[D];中国科学技术大学;2014年
19 毛佳佳;功能梯度材料二维热弹性接触失稳分析[D];北京交通大学;2017年
20 吴瑞祥;单分子电子转移动力学特性的测量与操控[D];山西大学;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 廖珊莉;正交各向异性热弹性带型的两类裂纹边值问题研究[D];广西大学;2019年
2 丁星;基于辛解析奇异单元的热弹性平面裂纹问题分析[D];大连理工大学;2019年
3 尹义鹏;基于广义热弹性的纳米谐振器耗散特性研究[D];中国地质大学(北京);2019年
4 王晶;一维线性混合热弹性动力学系统的稳定性分析[D];天津大学;2018年
5 夏利;一类带有时间依赖耦合系数和临界非线性项的热弹性平板方程的拉回吸引子[D];兰州大学;2019年
6 杨建强;各向异性功能梯度材料对称结构的弹性和稳态热弹性分析[D];长沙理工大学;2017年
7 韩新玲;有限变形下不确定非均质材料的热弹性均化分析[D];西安电子科技大学;2018年
8 高振超;热弹性点阵结构应力性能多尺度拓扑优化研究[D];大连理工大学;2017年
9 龙潇宇;热弹性耦合偏微分方程组两类裂纹边值问题研究[D];广西大学;2018年
10 张江峰;纳米尺度稳态和瞬态热源作用半无限体问题研究[D];中国地质大学(北京);2017年
11 胡国栋;基于数值流形方法的功能梯度材料热弹性问题研究[D];南昌航空大学;2017年
12 谭育新;基于多边形流形元法的均质材料热弹性问题研究[D];南昌航空大学;2017年
13 王鹏飞;基于有限差分法的广义热弹性问题研究[D];南京理工大学;2010年
14 邓佳东;耦合热弹性问题结构材料并发拓扑优化[D];大连理工大学;2012年
15 周宏亮;功能梯度材料热弹性断裂问题研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
16 肖春;含界面缺陷圆形夹杂平面热弹性问题的几个基本解[D];湖南大学;2005年
17 滕高航;电磁热弹性材料的二维格林函数[D];湖南大学;2010年
18 郭丽娟;压电热弹性轴对称问题[D];湖南大学;2006年
19 孙良;周期热弹性平面焊接问题[D];南昌大学;2008年
20 骆伟;电磁热弹性三维通解及其应用[D];湖南大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 本报记者 王珊;惨剧折射人动力学研究不足[N];中国科学报;2015年
2 首席记者 王少勇;深地动力学重点实验室聘任首届学术委员[N];中国自然资源报;2018年
3 物化;大连物化所光解动力学研究出成果[N];中国化工报;2003年
4 特约记者 马璟;宇航动力学研究步入新阶段[N];解放军报;2009年
5 谭学余;“散体动力学”的奠基之作[N];中国矿业报;2003年
6 原三虎 马璟 于莘明;宇航动力学国家 重点实验室挂牌[N];科技日报;2009年
7 国际货币基金组织(IMF)副总裁 朱民 翻译 记者 严婷;管理主权债:供需动力学的“大地震”?[N];第一财经日报;2012年
8 本报评论员;学出压力学出动力学出行动[N];东莞日报;2015年
9 北京商报记者 刘凤茹;万魔声学借壳共达电声被否[N];北京商报;2019年
10 本报记者 周昊;共达电声逾33亿元重组折戟[N];中国经营报;2020年
11 陈燕青;万魔声学谢冠宏:深耕声学产业[N];深圳商报;2019年
12 本报记者 沈春蕾;用声学前端技术赢得“话语”[N];中国科学报;2019年
13 西江日报记者 梁旭妍;亿尔声学”入驻一年驶上发展“快车道”[N];西江日报;2018年
14 本报记者 赵琳 见习记者 王僖;共达电声拟34亿元收购万魔声学100%股权 董事长谢冠宏对业绩承诺很有信心[N];证券日报;2018年
15 记者 孙燕飚;瑞声声学一季度净利润增长1.25倍[N];第一财经日报;2010年
16 发强;打造文化品牌勇攀声学高峰[N];科技日报;2004年
17 记者 颜开云 通讯员 宁琼雅;豪恩声学智能声学总部生产基地奠基[N];长沙晚报;2018年
18 本报记者 齐芳 通讯员 发强;中科院声学所:探索声音的奥秘[N];光明日报;2004年
19 记者 王宙洁;机制动力学[N];上海证券报;2015年
20 韦以宗;要重视中医主体在知识动力学中的地位[N];中国中医药报;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978