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振动与冲击
第 25卷第 1期 JOURNAL OF V IBRATION AND SHOCK Vol. 25 No. 1 2006
机油参数对液固耦合油底壳辐射声场的影响
冯威 1, 2 袁兆成 2 刘伟哲 3
(1. 上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室,上海 200030;
2. 吉林大学汽车学院内燃机系,长春 130025;
3. 河北师范大学职业技术学院机械系,石家庄 050031)
摘要目前,噪声公害受到了越来越多的重视。为了更有效地对发动机的主要噪声辐射源———油底壳的噪声进
行仿真研究,采用将有限元( FEM )与边界元(BEM )相结合的方法,建立了机油与油底壳的液固耦合模型,探讨了油底壳
表面辐射声场的仿真分析方法,并在此基础上研究了机油量、机油温度等因素变化对其的影响。
关键词: 液固耦合,油底壳,有限元,边界元
中图分类号: TK4216 文献标识码: A

2 有限元模型的建立
0 引言
本文采用 ANSYS大型有限元分析软件对油底壳
噪声的危害相当严重,目前已成为举世公认的进行仿真,图 1为实体与仿真模型。
一种公害,并被认为是主要的环境污染之一。据调
查交通噪声主要来源于汽车噪声。发动机噪声是汽
车的主要噪声源。实践表明,内燃机的罩壳类零件
具有壁薄和表面平而大的特点,往往是主要的表面
噪声辐射源[ 1 ] [ 2 ] 。以往对油底壳的分析只把机油考
虑成阻尼[ 3 ] , 而为了更准确的模拟, 一定要考虑机
油的影响。
( a) 油底壳实体模型( b) 有限元模型
1 理论基础
流固耦合有限元法的基本理论如下[ 4 ] :
G R P W O P Q f
+ T = (1)
O M U _R K U Q s
式中
M ———固体的质量矩阵
K———固体的干度矩阵
( c)
Q ———载荷列阵
s 图 1 油底壳液固耦合有限元模型
G———液体矩阵
W ———液体矩阵
壳体部分采用板壳单元 shell63,机油部分采用静
P———节点压力列阵
流体单元 fluid80,二者相邻部分在节点处耦合。选择
R ———两相耦合阵
油底壳前端中心点为坐标原点,以沿机体纵向方向为
边界元理论[ 2 ] :
X轴方向,垂直方向为 Y方向,竖直方向为 Z方向建立
G (X, Y)
p ( Y) · + ρi ωνn ( Y) · G (X, Y) dS 整体坐标系。油底壳材料为钢板板厚挡油
∫ n A8 , 2mm,
S [ 8 ]
[ 5 ] 板处板厚为 3mm。机油为 15W /40CD型。
= c (X) p (X) (2)
3 试验模态与计算的对比
首先对油底壳进行试验模态分析,并计算其自由
收稿日期: 2004 - 10 - 09 修改稿收到日期: 2005 - 02 - 14 模态并与试验结果相比较。
第一作者冯威女,博士生, 1979年 2月生
第 1期冯威等: 机油参数对液固耦合油底壳辐射声场的影响 151
表 1 实验模态与有限元计算的比较两端相对位移较小,所以在油底壳两端各三个螺栓孔
固有频率固