内燃机结构辐射噪声分析技术研究.pdf

2 2 2
第 5 期(总第 165 期) 车用发动机 No. 5 (Serial No. 165)
2006 年 10 月 V EHICL E EN GIN E Oct. 2006
内燃机结构辐射噪声分析技术研究
张保成1 , 左正兴2
(1. 中北大学车辆与动力工程系, 山西太原 030051 ;2. 北京理工大学机械与车辆工程学院, 北京 100081)
摘要: 建立了“基于 BEM 理论,利用 A TV 技术,采用 FEM —BEM 联合求解策略”的内燃机结构辐射噪声预测
分析方法。在内燃机多工况条件下,为结构声辐射问题的快速求解,提供了新的思路和方法。使用该方法,对某型
直列 6 缸柴油2机2进行了计算机仿真2分2析。通过试验测试,证明了该方法的科学性、合理性和可行性。
关键词: 内燃机; 结构振动; 结构声辐射; 声传递向量; 边界元模型
中图分类号: T K421. 6 文献标志码: A 文章编号: 1001 2222 (2006) 05 0051 04
由结构振动所激发的辐射噪声是内燃机噪声的
主要来源之一。如果在内燃机的设计阶段就能够对
新机型的噪声水平做到合理可信的仿真预测,进而
将减振降噪的相关技术措施应用于早期的总体方案
规划和具体的结构设计中,是从根本上改善内燃机
辐射噪声特性的基本途径。本研究在计及内燃机的
主体结构、内部流体、外部附件以及悬置安装条件等
诸多影响因素的基础上,针对某型车用柴油机结构
辐射噪声问题,进行了仿真分析研究,并开展了相关
图 1 活塞侧击力曲线
测试验证工作。
1 振动激励载荷分析 2 整机结构动态特性及动力学响应分析
研究表明内燃机的内部流体、外部附件以及悬
激励内燃机结构振动,进而激发结构声辐射的,
内燃机内部振动激励载荷十分复杂。其中,最为重置安装条件等因素对内燃机整机结构的动态特性及
[1 ]
要的激励形式包括缸内高压燃气对结构的直接冲击其动力学响应有着重大影响,在进行内燃机结构
激励;在周期性的循环运动过程中,经由运动机构传声辐射分析预测计算时,必须计及上述 3 方面的因
递的缸内气体压力和运动构件惯性力对内燃机固定素。计及此 3 方面因素的 L6 柴油机结构有限元模
结构所施加的周期性冲击激励。前者由内燃机示功型见图 2 。
图直观表述,可经由试验测试或通过缸内工作过程
的仿真模拟而得到;后者涉及到内燃机 3 大运动机
构,即曲柄连杆机构、配气机构和驱动机构。本研究
采用基于多体系统动力学理论的虚拟样机技术,进
行了内燃机 3 大运动机构对固定结构的振动激励载
荷分析[1 ] 。
图 1 所示为是否考虑活塞的 2 次运动敲击激励
条件下的某型直列 6 缸柴油机第 1 缸的活塞侧击力
曲线。由图可见,考虑活塞的 2 次运动激励条件时,
侧击力最大值上升了 13. 85 %。图 2 某 L6 柴油机有限元模型
收稿日期: 2006 02 24 ; 修回日期: 2006 07 07
基金项目: 国家自然科学基金项目资助(50505047) ;山西省自然科学基金项目资助(20051024)
作者简介: 张保成(1971 —) ,男,山西省临汾市人,副教授,工学博士,研究方向为