船用柴油机性能对其辐射噪声影响研究.pdf

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1、SHANGHAISHIPBUILDING上海造船2011年第3期(总第87期)；船舶动力装置；：．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．：船用柴油机性能对其辐射噪声影响研究王志刚，沈建平，姚辉(711研究所，上海200090)摘要：对柴油机的辐射噪声水平进行预估，分析柴油机性能对整机辐射噪声的影响，是进行柴油机低噪声设计的重要技术途径。以某型船用大功率高速柴油机为研究对象，阐述了柴油机结构噪声预估方法，分析了柴油机在不同运行工况下的整机辐射噪声，研究成果可应用于船用柴油机的振动噪声控制。关键词：船用柴油机；辐射噪声；声学仿真中图分类号：TU311_3文献标识

2、码：A文章编号：1005—9962(2011)03—0039—04Abstract：Toevaluatetheradiatednoiselevelandtoanalyzetheinfluenceofdieselengineperformanceonitsoverallradiatednoiseareimportanttechnicalapproachesforlownoisedieselenginedesign．Thispapertakesahighpowermarinehighspeeddieselengineastheexampletoelaboratethee

3、valuationmethodofdieselenginestructuralnoiseandanalyzesitsoverallradiatednoiseunderdiferentworkingconditions．Keywords：marinedieselengine；radiatednoise；acousticsimulation0引言TransferVectors)矩阵，即从柴油机振动结构表面的边界单元到域点处的声传递函数的信息集合【4J。柴油机是现代舰船最重要的动力源设备之一，其柴油机结构声辐射分析模型是由结构有限元振动噪声水平对舰船的声隐身性和舒适性有直

4、接影模型、结构声边界元模型、外场域点网格模型组合响，其振动噪声指标、功率密度和尺寸重量等指标是而成的。其中，结构有限元模型独立于其他两种模衡量船用柴油机性能的重要指标。对柴油机的结构辐型而存在，结构边界元模型依赖于结构有限元模型射噪声进行预估，掌握柴油机性能指标对整机结构辐的边界特性，外场域点的网格模型是依照一定规则射噪声的影响，是实现柴油机低噪声设计以及进行柴所建立的包围结构声学模型。油机振动噪声有效控制的重要技术途径L1吲。在柴油机结构辐射分析模型的建模中，考虑到本文以某型大功率船用柴油机为研究对象，采声场分析的声学介质是空气，其特性阻抗较小，外用柴油机近场辐射

5、噪声的预估方法，完成了从柴油域声波对结构振动的反向作用极其微弱，故在该模机缸内爆发压力到柴油机近场辐射噪声的预估，并型中不考虑FEM(有限元法)结构振动模型与BEM对柴油机在32％、5O％、75％、100％和110％的5声学波动模型之间的相互耦合，只考虑结构振动导种工况下的辐射噪声进行了分析，为低噪声柴油机致噪声发生的单向作用效能。的研制开发提供技术支撑。柴油机分析模型的建立采用了VirtualLab声学分析软件，网格划分采用了Hypermesh前处理分析1柴油机整机噪声分析模型软件。柴油机的结构有限元模型见图1。在某型大功率船用柴油机三维实体模型基础上建立基于声传

6、递向量(ATV)概念的柴油机近场边界元(BEM)分析模型。ATV为声学系统输入与输出之间的关系矩阵——声传递向量(Acoustic第一作者简介：王志刚，男，1977年生，博士，高级工程师。2005年毕业于上海同济大学工程力学专业，现从事动力装置研究设计工作。收稿日期：201卜05—1O图1柴油机的仿真分析模型上海造船2011年第3期2柴油机噪声分析载荷确定主轴承处的轴承载荷等。以上载荷具体幅值与变化规律由发动机专用动力学计算软件GT-crank求解柴油机整机辐射噪声分析所考虑的载荷主要得到，如图2、图3所示。包括：柴油机的缸内气体爆发力、活塞侧向力、各／＼l——活塞

7、侧向力I趣燕_／＼．．．。””一’’’‘。’。、＼7、．．，-。■_曲轴转角／(。1图2活塞侧向力载荷时域曲线楚曲轴转角／f。1图3轴承激励力载荷时域曲线3柴油机在不同工况下辐射噪声计算射噪声，建立了柴油机近场的声压级云图，该云图表征了柴油机在0～2000Hz频段内各三分之一应用VirtualLab声学分析软件，计算柴油机在倍频带中心频率点的结构辐射噪声分布。详见图32％、50％、75％、100％~D110％的5种工况下的辐4～8。图432％32况柴油机声压级分布图550％~2况柴油机声压级分布王志刚等：船用柴油机性能对其辐射噪声影响研究41从以上声压分布图上可