机车噪声模拟案例
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Equipment Manufacturing Technology No.10,2017随着工业的快速发展,人们对噪声的要求越来越高,相关的法规也是越来越严格。
尤其对于摩托车而言,骑乘人员直接暴露在环境中,如果噪声过大,将直接影响骑乘人员的感受,而排气噪声是摩托车噪声的主要噪声源[1],因此摩托车的消声器设计尤为重要。
评价消声器消声效果的指标主要传递损失、插入损失以及排气声压级的大小,传递损失是消声器本身的结构属性,无法考虑与整车系统的匹配问题,通过建立消声器与发动机的耦合模型,求解声压级大小来评估消声器的消声性能,能解决消声器与整机的匹配问题[2]。
1消声器结构参数边界条件消声器设计的结构参数众多,需要综合考虑其安装空间的限制以及排气背压大小,不同的触媒的长度,转接管的直径、隔板的位置以及排气尾管的直径对消声器消声效果有重要的影响,本文着重对其进行设计分析。
本文消声器的基本结构如图1所示,边界条件:触媒长度50mm ~90mm ,转接管的直径φ38~φ42mm ,第三隔板距尾端的距离125~145mm ,排气尾管的直径25~25.8mm.每个参数在设计中取5个不同的数值,并进行组合分析,如果用全面试验设计方法来设计样本,将要进行54=625次分析,工作量极大。
均匀设计能合理地缩小数据样本的范围,提高设计工作的效率[3]。
均匀设计首先确定消声器结构参数设计因素及水平数,因素数为4个,而因素的水平数为5个,本文利用DPS 数据处理系统来制作消声器结构设计变量的均匀设计表[4],如表1,只需要进行50次的设计计算。
2仿真计算模型建立该摩托车所挂发动机为排量650mL 的单缸发动机,根据其相关参数建立了GT-Power 仿真模型[5],基于GT-Power 的某型摩托车排气噪声仿真分析严天雄,刘进伟,赵东升,高中华(隆鑫通用动力股份有限公司技术中心,重庆400052)摘要:利用GT-Power 建立了摩托车的整车仿真模型,并根据均匀设计理论组合消声器的结构参数,利用仿真模型计算不同参数组合下的排气噪声水平,选出了排气噪声最优结构参数方案,并制作样件进行试验验证。
机动车辆消声器的流体噪声与流场模拟随着城市化的快速发展和人们生活水平的提高,机动车辆已成为现代社会中不可或缺的一部分。
然而,机动车辆所产生的噪声也给城市生活环境带来了不可忽视的影响。
为减少机动车辆噪声对人们的困扰,研究者们致力于改进机动车辆消声器的设计以降低噪声产生。
在消声器设计的过程中,流体噪声与流场模拟成为重要的研究内容。
机动车辆噪声的主要源头之一是发动机排气系统。
在汽车发动机中,燃烧产生的高温高压气体通过排气管进入消声器,在消声器中经过一系列的膨胀与膨化过程,最终被排放到大气中。
这个过程中,气体通过消声器内部的复杂结构,引发了许多流动现象,从而产生了噪声。
因此,如何通过优化消声器的内部结构,减小气体流动引起的噪声就成为一项重要的任务。
研究者通过流体噪声与流场模拟的方法,可以对机动车辆消声器的内部流动特性和噪声产生机理进行详细研究。
在进行流体噪声模拟时,研究者通常会采用计算流体力学(CFD)方法,通过数值计算来模拟消声器内部气体的流动情况。
这种方法能够精确地描述气体在各个区域的压力、速度和温度分布,进而获得消声器内部流场的各种参数。
在进行流场模拟时,首先需要建立消声器的几何模型。
消声器的几何模型通常是根据实际生产的消声器设计图纸来构建的。
基于这个几何模型,研究者可以使用CFD软件进行网格划分,并设置相应的边界条件,以模拟气体在消声器内部的流动情况。
在进行流体噪声模拟时,研究者通常会将气体视为一个可压缩流体,并使用Navier-Stokes方程组来描述气体的运动。
通过求解这个方程组,可以得到消声器内部气体的压力、速度和温度分布。
同时,研究者还可以利用声学传递函数(ATF)等方法,将气体流动的特性转化为噪声的产生机理。
通过这样的方法,研究者可以分析流动现象对噪声产生的贡献程度,进而指导消声器的设计与优化。
流体噪声与流场模拟在机动车辆消声器设计中的应用非常广泛。
通过对消声器内部流场的模拟与分析,研究者可以确定消声器的关键部位,如进气口、内壁结构或出气口等,从而指导消声器的优化设计。
摩托车点火系统传导骚扰仿真摩托车工业的迅速发展给人们的生活带来了方便,同时也造成了对周边环境的电磁骚扰问题。
近年来,随着人们对摩托车EMC问题的重视,相关的企业和学者也进行了这方面的研究。
研究主要集中在无线电骚扰抑制技术方面[1-2] ,一般采用试验测试的方法,对比分析抑制措施的抑制效果。
但摩托车的电磁骚扰试验测试需要专业的测试设备,并配备专业EMC音室,因而,花费的成本较高、时间周期较长。
随着计算机技术的不断发展,计算机仿真技术越来越多地运用于EMC、可题的研究中。
利用较为成熟的计算算法[3] ,能够在较低成本下有效地对EMQ问题进行预测,从而为实际解决EMQ问题提供参考。
本文基于Saber 电路仿真软件,建立了摩托车点火系统传导电磁干扰的预测电路模型,通过仿真分析提出能抑制系统传导电磁干扰的措施。
这种仿真计算方法能够为实际研究摩托车点火系统的电磁骚扰特性提供参考,为摩托车EMC方面的设计提供方向性的指导。
1传导电磁干扰模型的建立按照点火储能元件的不同,摩托车点火系统主要有CDI 和TCI两种类型[4]。
CDI点火系统因其成本低、点火性能好而被广泛运用。
摩托车数字式CDI 点火系统主要由磁电机、传输导线、整流二极管、点火控制部分、点火电容、点火线圈、高压导线、火花塞构成。
对于摩托车点火系统传导骚扰的研究,考虑到所涉及的频率较高(0.15〜30 MHZ,因此在建立系统各个组成部件等效电路模型时需要考虑其高频特性[5] 。
1.1整流二极管模型整流二极管快速导通和截止产生的浪涌电流及尖峰电压将产生较大的干扰信号,而在多数主流的电路仿真软件中,如Pspice 和Saber 中的二极管模型,都不能很好地反映其正反向恢复特性。
根据二极管正向导通、恢复和反向恢复状态下的集总电荷方程[6] 和1N4007 数据手册,利用MAST吾言,建立能较好反映其正反恢复特性的二极管模型,如图1 所示。
1.2点火线圈模型摩托车点火线圈(高压包)主要由初级绕组、次级绕组、铁芯和骨架等构成。
某车型轰鸣问题实验控制方法研究随着汽车行业的快速发展,车辆的噪音问题成为越来越受关注的焦点。
在城市日常生活中,车辆轰鸣声对人们的健康和生活质量造成了一定影响。
急需对车辆轰鸣问题进行深入研究和控制。
本研究旨在探讨某车型轰鸣问题的实验控制方法,并提出有效的解决方案。
1. 问题定义轰鸣问题是指车辆在行驶过程中产生的噪音,主要来自发动机、排气管、轮胎、风阻等。
这些噪音不仅影响了城市环境的安静与舒适,也对驾驶者和乘客的健康造成潜在危害。
对车辆轰鸣问题进行研究和控制,对改善城市环境质量和人们的生活质量具有重要意义。
2. 实验方法(1)噪音测试:使用专业噪音测试仪器对车辆在不同工况下的轰鸣噪音进行定量测试,包括怠速状态、行驶状态、高速状态等。
通过测试数据,分析噪音的源头和特点。
(2)模拟实验:通过在实验室内模拟车辆行驶过程,对发动机、排气管、轮胎等部件进行单独或联合的实验,观察其产生的噪音情况,并对比不同组合的噪音特点。
(3)改进方案验证:在实验基础上,针对车辆轰鸣问题提出改进方案,并进行验证实验。
改进方案可以包括优化发动机结构、改善排气系统、降低风阻等方面的措施。
3. 实验结果分析通过以上实验方法,得到了丰富的数据和结果。
噪音测试结果显示不同工况下车辆的轰鸣噪音水平存在差异,其中高速状态下的噪音最为明显。
模拟实验结果表明发动机和排气管是车辆轰鸣噪音的重要来源,针对这些部件进行改进能有效降低噪音水平。
改进方案验证实验显示,对发动机进行隔音处理和加强排气系统密封性,可以显著降低车辆的轰鸣噪音。
4. 研究成果本研究通过实验方法对某车型轰鸣问题进行了深入研究,并提出了有效的解决方案。
对车辆的轰鸣噪音进行了定量测试和分析,明确了噪音的源头和特点。
通过模拟实验找到了车辆轰鸣噪音的主要来源,并提出了针对性的改进方案。
验证实验结果表明,改进方案能够有效降低车辆的轰鸣噪音,为解决轰鸣问题提供了有效的技术支持。
本研究通过实验方法对某车型轰鸣问题进行了研究和控制,取得了一定的研究成果。
第四节发电机噪声及其控制案例发电机是将其它形式的能源转换成电能的机械设备,它由水轮机、汽轮机、柴油机或其它动力机械驱动,将水流,气流,燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机,再由发电机转换为电能。
发电机在工农业生产,国防,科技及日常生活中有广泛的用途。
在我国,随着工业化及第三产业的不断发展,在一定时期内电力供应不足的矛盾变得较为尖锐,由于柴油发电机组具备了其它发电机组所不具备的突出优点:(l)热效率高,燃油消耗率低;(2)运行费用低,可使用多种燃料,对燃料品质要求低,适于燃用粘度较高的重油,而重油的价格远低于轻柴油;(3)可靠性较高,通常发电功率按额定功率的90%运行;(4)负荷适应能力强;(5)机组起动迅速,并能很快达到全功率;(6)单机容量较小,运行操作技术较简单,便于一般运行人员掌握,维护简单,保养方便;(7)对匹配高增压,中速柴油机的发电机组而言,其结构紧凑(单位体积功率大);(8)易于实现自动化,振动、噪声等能得到有效控制。
因此,柴油发电机组广泛应用于工矿企业、电信、银行、酒店、度假村、娱乐场等单位作为备用电源。
本小节将以柴油发电机为例讲解发电机噪声的产生与控制。
一、发电机噪声源分析(一)柴油发电机组主要噪声源柴油发电机的主要噪声源是柴油机的排气噪声、进气噪声、冷却风扇噪声、燃烧噪声、机械噪声和发电机的电磁噪声等。
1、机械噪声柴油机的机械噪声是由于气体压力及机件的惯性作用,使相对运动零件之间产生撞击和振动而激发的噪声。
机械噪声主要包括活塞的敲击噪声、齿轮机构噪声、配气机构噪声、轴承噪声、高压油泵噪声、不平衡惯性力引起的机体振动和噪声等。
柴油机机械噪声随转速的提高而迅速增加。
低速运转时,机械噪声和其他噪声相比并不重要;但高速运转时,机械噪声往往是主要的噪声源。
2、进气噪声进气噪声是柴油机的主要空气动力噪声源之一,它是由进气门的周期性开闭而产生的进气管内压力起伏变化所形成的。