某柴油机气缸体辐射噪声计算分析.pdf

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1、第32卷第5期2015年10月内燃机与动力装置I．c．E＆PowerplantV01．32No．50ct．2015【模拟计算】某柴油机气缸体辐射噪声计算分析马庆镇，尹慧琼，杜祥宁。姚敏(潍柴动力股份有限公司发动机技术研究院，山东潍坊261061)摘要：本文以某气缸体为研究对象，在设计阶段，利用有限元、边界元、多体动力学计算手段对气缸体辐射噪声进行仿真分析，并提供改进方案，提出了低噪声气缸体的解决方案。关键词：气缸体；多体动力学；噪声；有限元；边界元中图分类号：TK422文献标志码：A文章编号：1673—6397(2015)05—0038—04AcousticSimula

2、tionofADieselEn醉neCylinderBlockMAQing—zhen，YINHui—qiong，DUXiang—ning，YAOMin(R&DCenterWeichaiPowerCo．，Ltd．，Weifang260061，China)Abstract：Inthispaper，aen百necylinderblockisconsideredasitsresearchobject．Noisesf如mcylinderblocksaresimulatedbyusingMBS／FEM／BEM．Andasolutionisdesigned，decrea—singth

3、ecylinderblocknoise．KeyWords：CylinderBlock；MBS；Noise；FEM；BEM引言随着柴油机研发技术水平的不断提升，柴油机的噪声也越来越受到关注，在产品设计过程中，如何控制柴油机的振动和噪声也成为柴油机设计过程中重要关注点。但是基于噪声问题的复杂性和交叉性，必须要依靠多学科共同协同分析，才能有效的分析柴油机的噪声。柴油机的气缸体作为整个柴油机的基础，其辐射噪声在整个柴油机噪声源中占比可能不是非常大，但是其噪声水平一定程度上反映了整个柴油机的水平，本文是在某柴油机气缸体设计过程中，利用仿真计算的手段预测评估气缸体的辐射噪声，并提出

4、相关的改进措施，达到控制气缸体辐射噪声的目的。振动，并带动表面的壁面剧烈振动从而产生大量辐射噪声，本文以某柴油机为例，先建立曲柄连杆机构的多体动力学模型，获得主轴承力，再根据FEM／BEM的计算方法，对气缸体进行强迫振动计算以及外声场辐射噪声计算，从而得到气缸体的辐射噪声。主要流程如图l中所示。图1辐射噪声计算流程1噪声计算分析流程2多体动力学计算柴油机工作时，气缸体在多种动载激励下发生作者简介：马庆镇(1985一)，男，山东济南人，研究生，工程师，主要研究方向为内燃机NVH仿真技术。收稿日期：2015—09—25改进结构2015年第5期马庆镇，等：7某柴油机气缸体辐射

5、噪声计算分析2．1计算模型目前多体动力学分析软件较多，本文利用AVLExcite软件建立曲柄连杆机构的多体动力学计算模型，如图2中所示。基本柴油机参数如表1中所示。表1柴油机基本参数辱塞，辱塞犀涓㈣连杆l，厂八求硝驴i‘ji‘)厂2、厂二、姆l大潮曲轴确兔蟛_▲一：■J』_●■-巴粤最濡％_主盯主轴c丞1厂。弋土琴爱’，，毒、王遐璺5图二多体动力0i俟型2．2计算结果2．2．1时域内结果通过仿真，计算柴油机从怠速到标定转速范围内的主轴承载荷。图3、图4所示为标定转速下的各主轴承的y、z方向载荷力随曲轴转角的变化情况。2．2．2频域内计算结果将多体动力学计算得到的各转速下

6、的载荷进行FFr变换，可以得到各载荷在频域下的分布情况，由于z方向载荷要明显大于y方向载荷，所以仅列出部分主轴承z方向上频率内载荷谱。图5中所示的为第二主轴承座z方向载荷频谱特征图，从图中可以看出，载荷最大值出现在0．5阶及其倍频下，这主要跟柴油机的发火顺序有关，第一、第四、第五主+MB叭Y—-x—MB02Y一◆MB03Y—MB04Y3000，7’十MB05一Y。一一；●己R运k憾暴荆0120240360480600720曲轴转角(。CA)图3时域内主轴承y向载荷—·一MB0lZ—*．MB02Z，◆．MB03Z—MB04ZU12U24036U48U6UU72U曲轴转角(

7、CA。)图4时域内主轴承z向载荷轴承z方向载荷最大值均出现在0．5阶及其倍频下。同其他主轴承载荷频谱不同的是，第三主轴承座z方向上载荷最大值出现在1阶及其倍频下，如图6中所示，这有助于我们对柴油机振动信号的理解，同时也可以简单判断载荷的正确与否。幽5第二主轴承座z方向载荷频谱3强迫响应计算3．1．1计算方案说明根据气缸体的结构，分别进行了三种方案的计算分析，其中第一方案为原设计气缸体，同时设计两种改进方案，方案说明如表2中所示。杆皂节占2杆学L带Q否I毋粥一邑迥馨■√刘■■曩■■，内燃机与动力装置2015年10月图6第三主轴承座z方向载荷