基于仿真的发动机结构辐射噪声控制研究

《基于仿真的发动机结构辐射噪声控制研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于仿真的发动机结构辐射噪声控制研究(申请清华大学工程硕士专业学位论文)培养单位：汽车工程系工程领域：动力工程申请人：史来锋指导教师：张俊智教授联合指导教师：王伟民研高工二○一七年十二月StructureAirborneNoiseControlResearchofEngineBasedOnSimulationThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementfortheprofessionaldegreeofMasterofEngineeringbyShiLaifeng(PowerEngine

2、ering)ThesisSupervisor:ProfessorZhangJunzhiAssociateSupervisor:SeniorEngineerWangWeiminDecember,2017摘要摘要随着社会经济的发展，汽车日益成为一种普遍的消费品，汽车消费者对汽车的性能要求越来越高，除了常说的动力性、经济性之外，NVH（Noise-噪声；Vibration-振动；Harshness-声音舒适度）已经成为衡量一款车的品质的重要指标。而影响整车NVH关键因素之一即为发动机。噪声是NVH研究领域中最基本也是最广泛的问题，发动机噪声则是整车噪声中最基本的源头。对于发动机噪声的控制研

3、究，过去多通过试验测量的方式，了解发动机的噪声水平，通过分析数据制定改善对策，这种方式可以胜任过去的产品开发，但是现如今发动机性能提高，开发要求的周期大大缩短，必须进行快速、有效、精准的前期设计，才能保证后期产品验证阶段的计划进度。因此本文提出了通过以仿真预测为核心的发动机辐射噪声控制方法，相比传统以试验为主的方法，可以在发动机开发早期进行噪声性能预测并提出改善措施，节省试制和试验周期，减少开发成本，提高开发效率。本文研究了完整的整机辐射噪声仿真分析流程和方法。首先基于一维定常流动和有限容积法研究了发动机热力学性能并获得气缸内压力；其次基于多体动力学原理研究了配气机构、活塞连杆机构、

4、曲轴飞轮系等的激励；再基于多体动力学和有限元耦合的方法研究了整机结构表面振动；最后基于边界法研究了整机辐射噪声。本文研究对象为某增压直喷汽油发动机，鉴于增压直喷发动的性能负荷相比传统自然吸气发动机更高，噪声问题更为突出，前期的仿真预测可以显著减小项目后期噪声改善的压力和风险。本文通过仿真的方法预测了发动机辐射噪声水平，并对整机振动仿真结果进行试验对标，保证了仿真模型的精度，最后基于仿真结果提出了噪声的改善措施。试验结果验证表明，基于仿真结果提出的改善措施可以达到噪声改善的预期，仿真预测的整机平均声压级与试验误差在1dB（A）以内。论文研究表明基于仿真的发动机结构辐射噪声控制方法是非常

5、有效的，基于该方法可以有效解决产品开发中NVH性能维度中的辐射噪声问题，保证了产品开发的顺利推进，同时为今后的发动机辐射噪声控制提供了基本方法，具有重要的研究意义。关键词：辐射噪声；薄璧件；表面振动；边界元；增压直喷IAbstractAbstractAlongwiththedevelopmentofsocialeconomy,theautomobilehasbecomeacommonconsumergoods,automotiveconsumersfocusonthecar'sperformancemoreandmorecritical.Besidesdynamicandfuelec

6、onomyperformance,NVH(Noise,Vibration,Harshness)hasbecomeanimportantindicatorofmeasuringthequalityofacar.AndtheengineisoneofthekeyfactorsaffectingthevehicleNVHperformance.NoiseisthemostcommonanduniversaltopicinNVHfiled,andtheenginenoiseisthebasesourceofthevehicle.Regardingthecontrolofenginenoise

7、,experimentmethodwasusedinthepast,thenoiselevelcanbetestedandthecountermeasurewouldberaisedupaftertest.Thismethodissuitablefortheenginedevelopmentinthepast,butnowadays,theperformanceoftheengineandtherequirementofplanningaremorecri