船用柴油機性能對其輻射噪聲影響研究.pdf

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1、SHANGHAISHIPBUILDING上海造船2011年第3期(總第87期)；船舶動力裝置；：．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．：船用柴油機性能對其輻射噪聲影響研究王志剛，沈建平，姚輝(711研究所，上海200090)摘要：對柴油機的輻射噪聲水平進行預估，分析柴油機性能對整機輻射噪聲的影響，是進行柴油機低噪聲設計的重要技術(shù)途徑。以某型船用大功率高速柴油機為研究對象，闡述了柴油機結(jié)構(gòu)噪聲預估方法，分析了柴油機在不同運行工況下的整機輻射噪聲，研究成果可應用于船用柴油機的振動噪聲控制。關(guān)鍵詞：船用柴油機；輻射噪聲；聲學仿真中圖分類號：TU311_3文獻標識

2、碼：A文章編號：1005—9962(2011)03—0039—04Abstract：Toevaluatetheradiatednoiselevelandtoanalyzetheinfluenceofdieselengineperformanceonitsoverallradiatednoiseareimportanttechnicalapproachesforlownoisedieselenginedesign．Thispapertakesahighpowermarinehighspeeddieselengineastheexampletoelaboratethee

3、valuationmethodofdieselenginestructuralnoiseandanalyzesitsoverallradiatednoiseunderdiferentworkingconditions．Keywords：marinedieselengine；radiatednoise；acousticsimulation0引言TransferVectors)矩陣，即從柴油機振動結(jié)構(gòu)表面的邊界單元到域點處的聲傳遞函數(shù)的信息集合【4J。柴油機是現(xiàn)代艦船最重要的動力源設備之一，其柴油機結(jié)構(gòu)聲輻射分析模型是由結(jié)構(gòu)有限元振動噪聲水平對艦船的聲隱身性和舒適性有直

4、接影模型、結(jié)構(gòu)聲邊界元模型、外場域點網(wǎng)格模型組合響，其振動噪聲指標、功率密度和尺寸重量等指標是而成的。其中，結(jié)構(gòu)有限元模型獨立于其他兩種模衡量船用柴油機性能的重要指標。對柴油機的結(jié)構(gòu)輻型而存在，結(jié)構(gòu)邊界元模型依賴于結(jié)構(gòu)有限元模型射噪聲進行預估，掌握柴油機性能指標對整機結(jié)構(gòu)輻的邊界特性，外場域點的網(wǎng)格模型是依照一定規(guī)則射噪聲的影響，是實現(xiàn)柴油機低噪聲設計以及進行柴所建立的包圍結(jié)構(gòu)聲學模型。油機振動噪聲有效控制的重要技術(shù)途徑L1吲。在柴油機結(jié)構(gòu)輻射分析模型的建模中，考慮到本文以某型大功率船用柴油機為研究對象，采聲場分析的聲學介質(zhì)是空氣，其特性阻抗較小，外用柴油機近場輻射

5、噪聲的預估方法，完成了從柴油域聲波對結(jié)構(gòu)振動的反向作用極其微弱，故在該模機缸內(nèi)爆發(fā)壓力到柴油機近場輻射噪聲的預估，并型中不考慮FEM(有限元法)結(jié)構(gòu)振動模型與BEM對柴油機在32％、5O％、75％、100％和110％的5聲學波動模型之間的相互耦合，只考慮結(jié)構(gòu)振動導種工況下的輻射噪聲進行了分析，為低噪聲柴油機致噪聲發(fā)生的單向作用效能。的研制開發(fā)提供技術(shù)支撐。柴油機分析模型的建立采用了VirtualLab聲學分析軟件，網(wǎng)格劃分采用了Hypermesh前處理分析1柴油機整機噪聲分析模型軟件。柴油機的結(jié)構(gòu)有限元模型見圖1。在某型大功率船用柴油機三維實體模型基礎上建立基于聲傳

6、遞向量(ATV)概念的柴油機近場邊界元(BEM)分析模型。ATV為聲學系統(tǒng)輸入與輸出之間的關(guān)系矩陣——聲傳遞向量(Acoustic第一作者簡介：王志剛，男，1977年生，博士，高級工程師。2005年畢業(yè)于上海同濟大學工程力學專業(yè)，現(xiàn)從事動力裝置研究設計工作。收稿日期：201卜05—1O圖1柴油機的仿真分析模型上海造船2011年第3期2柴油機噪聲分析載荷確定主軸承處的軸承載荷等。以上載荷具體幅值與變化規(guī)律由發(fā)動機專用動力學計算軟件GT-crank求解柴油機整機輻射噪聲分析所考慮的載荷主要得到，如圖2、圖3所示。包括：柴油機的缸內(nèi)氣體爆發(fā)力、活塞側(cè)向力、各／＼l——活塞

7、側(cè)向力I趣燕_／＼．．．?！薄币弧?。’。、＼7、．．，-?！鯻曲軸轉(zhuǎn)角／(。1圖2活塞側(cè)向力載荷時域曲線楚曲軸轉(zhuǎn)角／f。1圖3軸承激勵力載荷時域曲線3柴油機在不同工況下輻射噪聲計算射噪聲，建立了柴油機近場的聲壓級云圖，該云圖表征了柴油機在0～2000Hz頻段內(nèi)各三分之一應用VirtualLab聲學分析軟件，計算柴油機在倍頻帶中心頻率點的結(jié)構(gòu)輻射噪聲分布。詳見圖32％、50％、75％、100％~D110％的5種工況下的輻4～8。圖432％32況柴油機聲壓級分布圖550％~2況柴油機聲壓級分布王志剛等：船用柴油機性能對其輻射噪聲影響研究41從以上聲壓分布圖上可