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车用四缸柴油机表面辐射噪声仿真分析及试验研究

王之东  
【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。 首先建立了发动机整机的三维模型和有限元模型。在建立三维模型的时候,为了便于划分网格和减少网格数量,节省计算时间,对模型进行了简化。 利用Nastran软件对发动机整机的有限元模型进行矩阵缩减,将发动机的所有自由度压缩至主自由度节点上,为后来的动态分析节省了大量时间。 利用Excite软件,实现了有限元方法和多体动力学法相结合的求解体系,使得发动机的噪声分析尽可能地接近实际工况,并通过实际的试验研究进行验证。在分析的过程中,考虑了曲轴部分对发动机体的耦合作用,还有油膜非线性的影响等,使得分析工作更接近实际。 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4.9dB(A)。


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