发动机噪声辐射仿真研究

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1、发动机噪声辐射仿真研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：杨齐指导教师：杨诚副教授兼职导师：黎小君高级工程师学位类别：工程硕士（车辆工程领域）重庆大学汽车工程学院二O一五年五月SimulationStudyonEngineNoiseRadiationAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementforProfessionalDegreeByYangQiSupervisedbyProf.YangChengPluralisticSupervisedbyLiXi

2、aojunSpecialty：VE（VehicleEngineering）CollegeofAutomotiveEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2015中文摘要摘要当前，随着人们对生活环境和汽车振动噪声舒适性（NVH）的关注越来越高，以及各种振动噪声标准和法规的出台和升级，结构振动与噪声控制已经成为现代内燃机设计的一个重要研究方向。在设计阶段评估内燃机振动和和噪声辐射水平，基于数值仿真模型对整机结构进行声学优化，对确保内燃机产品能够满足日益严格的振动噪声要求，提升产品的市场竞争力，具有十分重

3、要的意义。本课题综合运用有限元法、多体动力学以及边界元法对发动机结构噪声辐射进行了深入研究，并以某6缸柴油机为研究对象，进行结构振动与噪声预测，为结构改进提供参考依据。主要工作如下：①查阅与课题有关背景资料和理论知识，分析发动机结构振动噪声辐射预测研究的历史和现状，确定本课题研究的内容和技术方案；②在综合考虑仿真计算时间和速度的情况下，适当简化发动机三维模型，建立发动机组合体的有限元模型，进行模态分析。模态分析获得与发动机振动噪声有关的模态频率和振型，可用来验证有限元模型的合理性，也可以作为后面结构改进的参考。③在ECXITEPowerUnit软件中建立发动机

4、的多体动力学仿真模型，结合有限元模型进行多柔体动力学分析，获得发动机主要的激励力。考虑到发动机组合体有限元模型自由度数量非常大，利用矩阵静态缩减，可将模型自由度从几十万个缩减到几千个，在保证计算精度的同时也节省了时间和资源。④将多体动力学计算获得的时域激励力通过FFT变换到频域，作为频响计算的边界条件，利用MscNastran软件计算发动机表面的振动速度，为声学仿真提供边界条件。分析表面速度分布，可以了解不同频率下结构表面噪声辐射强弱的位置。⑤建立发动机声学边界元模型，导入发动机表面的振动速度，利用Virtual.LabAcoustic声学仿真软件计算发动机表

5、面辐射的噪声，得到声场场点上的声压、声强、声功率以及辐射效率等声学量，结合频响分析的结果，为结构改进提供参考。关键词：发动机，有限元法，多体动力学，边界元法,结构噪声辐射I中文摘要ABSTRACTCurrently,withincreasingattentiontothelivingenvironmentandvehiclevibrationnoisecomfort,aswellasavarietyofnoiseandvibrationstandardsandregulationsIntroductionandupgrade,thevibrationandno

6、isecontrolhasbecomeanimportantresearchdirectionofmoderninternalcombustionenginedesign.Toevaluatetheinternalcombustionenginevibrationandnoiseradiationlevelsandoptimizethestructureoftheenginebasedonthenumericalsimulationmodelatthedesignstage,isveryimportantforInternalcombustionenginep

7、roductstomeettheincreasinglystringentrequirementsfornoiseandenhancethemarketcompetitiveness.Thispaperisbasedona6-cylinderdieselengineforthestudy,withthecomprehensiveuseofthefiniteelementmethod,multi-bodydynamicsandboundaryelementmethodforstructuralvibrationandenginenoiseprediction,t

8、oprovidereferencefo