发动机辐射噪声分析

汽车发动机噪声产生的原因及控制对策研究发动机噪声就是指直接从发动机机体及其主要附件向空间传出的声音,这种噪声随发动机机型和转速等情况的不同而不同。

一、汽车发动机噪声产生的原因分析(一)发动机气缸内的气体燃烧会产生燃烧噪声。

汽车发动机气缸内周期变化的气体压力发生相互作用后就会产生燃烧噪声,气体燃烧的方式和燃烧的速度决定了燃烧噪声的大小。

在汽油发动机中如果发生爆燃或其他不正常燃烧时就会产生较大的燃烧噪声,而如果在柴油发动机燃烧室内气压上升过快,引起发动机各部件振动也会产生噪声。

但是通常来说,柴油发动机机噪声比汽油发动机的噪声要大很多。

(二)汽车发动机机械本身运动产生机械噪声。

机械噪声主要是由于发动机的各运动件之间以及运动件与固定件之间周期性变化而产生的,主要有活塞敲击噪声和气门机械噪声等几大类。

首先是活塞敲击噪声。

汽车发动机运转时,活塞在不停的上下止横向移动形成活塞对缸壁的不断敲击,这个敲击声就是活塞敲击噪声。

其次是传动齿轮噪声。

汽车发动机传动齿轮的噪声是发动机内部的齿轮啮合过程中齿与齿之间的撞击和摩擦产生的。

再次就是曲轴的扭转振动也会破坏齿轮的正常啮合而产生出机械噪声。

最后是配气机构噪声。

汽车发动机的配气机构中零件众多,众多的零件在运动中很容易会引起振动和噪声,包括气门和气门座的撞击,由气门间隙引起的传动撞击和高速时气门不规则运动引起的机械噪声。

(一)对发动机气缸内的气体燃烧产生的燃烧噪声的控制对策。

一是采用隔热活塞装置以便能有效提高燃烧室壁温度,有效缩短滞燃期,从而降低燃烧噪声。

二是通过提高压缩比和采用废气再循环技术可大大降低柴油发动机的燃烧噪声。

三是可以采用双弹簧喷油阀实现预喷功能,也就是说将原需要一个循环一次喷完的燃油分两次来喷,这样可大大减少滞燃期内积聚的可燃混合气数量,有效抑制空气和燃料混合气的形成,从而可以有效抑制燃烧噪声。

四是采用增压措施。

如果是柴油发动机,在增压后可以有效改善混合气的着火条件,可以使着火延迟期缩短,从而使柴发动机油机运转平稳,最终实现噪声降低的目的。

航空发动机辐射噪声控制研究航空发动机辐射噪声是近些年来备受航空工业界关注的问题之一。

随着航空业的不断发展，对飞机发动机噪声控制的需求也越来越强烈。

航空发动机辐射噪声控制研究，也成为了航空发动机研究的重要方向之一。

一、航空发动机辐射噪声的特点航空发动机辐射噪声主要分为机体辐射噪声和尾流辐射噪声。

机体辐射噪声是指发动机在运行时，空气动力和燃烧过程所产生的声音传递到机身表面，并通过机身表面传递到外界的噪声。

尾流辐射噪声则是指发动机排出的尾流声在空气中传播的噪声。

航空发动机辐射噪声具有广泛的频率分布，主要集中在200Hz到10kHz的中低频段。

此外，航空发动机辐射噪声还具有复杂的光谱特性和不稳定性。

二、航空发动机辐射噪声控制方法针对航空发动机辐射噪声的控制，目前主要采用以下几种方法：1. 燃烧优化燃烧过程是在发动机内部产生噪声的主要原因之一。

通过优化燃烧过程，可以减少噪声的产生。

具体方法包括提高燃油喷射的质量和速度，增加燃烧室面积，以及采用多重点喷射燃油等。

2. 降噪材料应用通过在机身表面采用吸音材料或阻尼材料，可以有效地减少机体辐射噪声。

这些材料能够吸收和散射传入它们的声波，从而降低外界噪声的产生。

3. 降噪设计在发动机设计阶段，可以采用设计降噪的技术来减少噪声的产生。

这包括采用优化的几何形状、缩小散热器出口尺寸、采用整流罩和差速器等。

4. 辐射噪声控制系统发动机辐射噪声控制系统是一种成熟的辐射噪声控制技术。

系统通过在引射口、排气口和散热器口等位置加装附加装置来控制发动机辐射噪声。

这些装置能够引导声波的传递和抑制声波的反射，从而有效地降低噪声的产生。

三、航空发动机辐射噪声控制研究现状目前，在国际航空领域，航空发动机辐射噪声控制已成为一个重要的课题，并得到了广泛的研究。

各国的机构和研究机构也在积极地开展相关研究。

例如，美国的NASA和GE公司就非常重视航空发动机辐射噪声的控制研究，他们研制的控制系统取得了重要的进展。

发动机试验室噪声控制目 录一、 发动机试验噪声特性二、 噪声标准三、 试验室噪声控制3.1 隔声措施3.1.1 隔声构件的选用原则如下：3.1.2 组合墙隔声计算公式3.2吸声措施3.2.1 吸声提高隔声量3.2.2 吸声降低混响声3.2.3 吸声提高语言清晰度四、发动机试验室噪声设计要点发动机试验室噪声控制一、发动机试验噪声特性汽车发动机试验台工作环境噪声较大，其试验噪声主要来自发动机试验噪声以及辅助设备噪声，辅助设备噪声来自于进、排风机、冷风机、水泵、测功机等，辅助设备噪声一般为80dB左右。

而试验室主要的噪声源为发动机试验噪声。

发动机试验噪声主要来自发动机进排气系统和发动机缸体振动所引起的声辐射，在试验时，发动机试验噪声级平均在88～95dB左右。

在高转速试验工况下，发动机试验噪声可以高达95～120dB。

一般来说，发动机试验噪声随着发动机曲轴转速由低速到高速而迅速提升，转速每提高1000r/min，发动机噪声将大幅度地增加12～18dB，而发动机在增加负荷时，其噪声级也会递增6～8dB。

发动机试验噪声，加上辅助设备产生的噪声，构成发动机试验台噪声，在没有降噪措施的简易发动机试验台，其发动机试验间和控制室的噪声情况详见下表所示。

表l试验间内噪音(dB)控制室内噪音(dB) 发动机转速(r/min)5000121934500120924000113903500100883000958025008570200078681500756810007067二、噪声标准根据国家《工业企业设计卫生标准》 (GBZ1-2002)第5.2.3.5条规定“工作场所操作人员每天连续接触噪声8小时，噪声声级卫生限值为：85dB(A)。

对于操作人员每天接触噪声不足8小时的场合，可根据实际接触噪声的时间，按接触时间减半，噪声声级卫生限值增加3dB(A)的原则，确定其噪声声级限值(详见下表)。

但是最高不得超过115dB(A)。

航空发动机噪声控制技术的声学特性分析引言：随着航空业的发展，航空发动机噪声成为日益引起关注的问题。

航空发动机噪声对飞行员、机组人员以及地面人员的健康和生活质量产生负面影响，并对周围环境造成污染。

为了解决这一问题，航空发动机噪声控制技术应运而生。

本文将重点介绍航空发动机噪声控制技术的声学特性分析。

一、航空发动机噪声的产生原因航空发动机噪声主要由以下几个原因产生：机械噪声、气动噪声和排气噪声。

机械噪声主要来自于发动机内部的传动系统，例如活塞、连杆和曲轴等的运动过程产生的振动声。

气动噪声主要是由于空气在进、出口等部位的高速流动产生的涡流噪声和湍流噪声。

排气噪声主要是由于喷气和排气管道中气体的高速排放而产生的压力波。

二、噪声的频率特性分析航空发动机噪声的频率范围较广，通常包括声音频率范围和超声频率范围。

声音频率范围通常分为20 Hz至20 kHz，而超声频率范围则超过20 kHz。

噪声的频率特性分析非常重要，因为频率特性可以影响人类听觉的感知和噪声的传播方式。

噪声的频率特性可以通过傅里叶变换将时域的声压信号转化为频域的能量分布图来进行分析。

在航空发动机噪声中，低频段的噪声通常由机械振动引起，而高频段的噪声则主要由气动和排气过程引起。

三、声压级和声功率级的分析声压级和声功率级是描述噪声强度的重要指标。

声压级是指噪声引起的压力变化的幅度大小，是一种用于描述噪声强度的相对指标。

声压级通常以分贝（dB）为单位进行表示。

声功率级是指噪声源产生的声功率大小，是一种用于描述噪声源本身噪声产生能力的指标。

声功率级通常以分贝（dB）为单位进行表示。

四、噪声控制技术航空发动机噪声控制技术可以通过技术手段降低噪声的产生和传播，从而减少对周围环境的影响。

常用的噪声控制技术包括噪声隔离、噪声吸收、噪声抑制和噪声降低。

噪声隔离技术通过设计噪声屏蔽罩来隔离发动机噪声，从而降低噪声传播到周围环境中的能力。

噪声吸收技术通过使用吸音材料来吸收发动机噪声的能量，从而减少噪声的强度和传播距离。

螺旋桨辐射噪声评估方法螺旋桨辐射噪声评估方法是针对飞机螺旋桨引擎在运行过程中产生的噪声进行评估和控制的一种方法。

螺旋桨引擎是目前常见的飞机动力装置之一，它的运行会产生噪声，给机组和乘客带来不适，同时也会对周围环境造成污染。

因此，螺旋桨辐射噪声评估方法的研究和应用对于提高飞机的安全性和环境友好性具有重要意义。

螺旋桨辐射噪声评估方法主要包括以下几个方面：1.噪声测量与分析：通过在飞机起降、巡航和下降等不同工况下对螺旋桨引擎噪声的实时测量，获取噪声数据。

噪声测量可以采用声学传感器等设备进行，测量主要包括声压级、频率分布、声音谐波和谐波系数等参数，同时也可以进行频谱分析和噪声特征提取。

通过对测量数据的分析，可以获得噪声源的特性和辐射方向。

2.数值模拟与预测：通过数值计算方法，对螺旋桨引擎运行时产生的噪声进行模拟和预测。

数值模拟可以使用计算流体力学（CFD）方法和计算结构动力学（CSD）方法等，对桨叶和空气之间的相互作用进行数值计算，预测噪声的辐射特性。

同时，也可以利用声学传递函数（ATF）和噪声源模型等方法，对噪声的传播路径和辐射范围进行分析。

3.噪声控制技术：基于噪声测量和预测结果，结合航空法规与指导方针，采取相应的噪声控制技术。

噪声控制技术包括结构设计优化、声波吸收材料的应用、振动控制和减振措施等。

通过对引擎及其周围结构的改进和优化，减少振动和噪声的产生，从而达到控制和减少螺旋桨辐射噪声的目的。

4.噪声评价标准与监测体系：制定螺旋桨辐射噪声评价标准和监测体系，对飞机噪声进行评价和监测。

噪声评价标准可以包括国际和国内的相关标准，如ICAO（国际民航组织）和FAA（美国联邦航空局）等的标准要求。

监测体系可以采用实时监测系统，对飞机噪声进行实时监测，以便及时发现和控制噪声问题。

螺旋桨辐射噪声评估方法的研究和应用，可以帮助飞机制造商和使用者更好地理解和控制螺旋桨引擎噪声，减少对人类和环境的影响。

相关技术的发展也将推动飞机噪声控制和环保技术的发展。

第3章发动机表面振动与辐射噪声关系的系统研究所谓发动机噪声除了进、排气噪声和风扇噪声外，主要是指由发动机外表面辐射出来的噪声，而辐射噪声与发动机表面结构振动有着密切的关系。

系统地研究发动机表面振动与辐射噪声之间的关系，对于发动机噪声源预测和降低辐射噪声有着极其重要的意义。

3.1内燃机的表面振动结构的表面振动和辐射噪声之间的关系非常复杂，通常无法确定。

通过对噪声和单源振动测定的比较研究可知，大约有50%没有确切的关系。

声场环境的影响、声的传播方向、结构振动的频率和相位的不均匀性，以及精确的数学模型极为复杂等因素导致精确的解析分析不可能实现。

随机因素的影响和影响因素的随机性使得研究人员转而采用统计分析的方法来完成对振动和噪声辐射之间关系的研究[77-81]。

发动机结构振动可用其模态振型来表示，发动机结构振动的模态振型是由发动机设计所决定的，发动机质量分布、刚度和阻尼决定了其模态频率及其各阶模态之间的频率间隔。

柴油机是一种结构复杂、变工况运行的动力机械。

柴油机的表面振动特性决定了其辐射噪声特性。

为此，作者对一典型的直列柴油机-CY6102BZQ型柴油机的表面振动进行了实验测试与研究。

实验框图如下：实验仪器如下：测点布置如下：图3－1 发动机表面法向振动速度测点布置图测试结果如下：图3-2机体表面各层法向平均振动速度均方根值图3-3其它附件表面平均法向振动速度均方根值图3-4 不同工况下全部测点总的平均振动速度均方根值由以上试验结果可知，发动机表面各部位的平均振动速度的模式比例基本保持相同，但其振幅随发动机转速升高而增大。

这说明，发动机外表面各部位的振动功率大小比例分布基本保持恒定，如果知道了各部位（部件）的表面积，就可预测发动机表面各部件对幅射噪声贡献的大小。

这也是表面振动速度法进行噪声源识别的基本原理。

ISVR 对一直列六缸柴油机做了同样的试验，得出了同样的结论。

只不过他们测试的是表面振动加速度级。

柴油机辐射噪声分析及声品质主客观评价研究本文以柴油机的表面辐射噪声问题为研究对象,进行了柴油机的噪声源识别研究,采用虚拟技术对柴油机辐射噪声进行预测和结构优化设计;建立了一个基于生理学功能特性和解剖学结构特性的人耳耳蜗模型,结合心理声学理论,对柴油机表面辐射噪声的声音品质进行了主客观的评价研究。

在柴油机的噪声源识别研究中,通过试验获得了柴油机表面辐射噪声在各个转速下的频谱特性。

采用层次分析法研究了柴油机不同转速、不同频率范围对噪声的贡献度;给定转速下,各部件对不同频率范围的噪声的贡献大小。

以权重值的形式对影响柴油机辐射噪声的因素进行了定量表示,确定了影响柴油机辐射噪声的关键因素和柴油机的主要部件,为柴油机结构优化设计提供依据。

结合有限元法和柔性多体动力学方法建立了柴油机虚拟样机。

通过对比实验模态分析和有限元模态分析结果,验证了有限元模型的正确性。

对柴油机虚拟样机计算得到的柴油机表面振动速度分布情况和试验测得的柴油机辐射噪声分布情况进行定性比较,良好的一致性表明该虚拟样机模型可以用来预测柴油机的表面辐射噪声分布情况。

以低噪声柴油机设计为出发点,对机体裙部、肋板、曲轴箱结构进行了优化设计和优化效果分析。

针对额定转速下辐射噪声贡献最大的部件油底壳进行了减振降噪研究。

通过增加加强筋、改变壁厚等方法来提高油底壳结构刚度,分析了不同方案对柴油机表面振动速度的影响。

区别于采用滤波器组建立的人耳外周听觉模型,从波的角度建立了耳蜗的传递波模型。

通过与小鼠耳蜗试验结果的对比,定性说明耳蜗模型的正确性。

采用波有限元方法求解得到了耳蜗内声波的传播情况,结合WKB方法计算得到了耳蜗在外界刺激下所产生的基底膜响应。

针对柴油机噪声测试试验中获取的噪声样本进行了声品质主观评价研究。

选取不同频率段的噪声样本作为评审测试中所使用的声音样本,邀请不同年龄、性别、背景的人作为评审团,分别采用成对比较法和打分法两种主观评价方法对噪声样本进行了评价,获得了噪声主观满意度。

计算发动机辐射噪声详细步骤（b版）⽤直接边界元法计算发动机辐射噪声详细步骤（/doc/e04d22d476a20029bd642dd7.html b版）(forengineer@/doc/e04d22d476a20029bd642dd7.htmlforengineer@/doc/e04d22d476a20029bd642dd7.html )（from 《/doc/e04d22d476a20029bd642dd7.html b Acoustics声学仿真计算⾼级应⽤实例》）本例也可以⽤sysnoise来实现（1）进⼊声学边界元环境启动/doc/e04d22d476a20029bd642dd7.html b后，单击菜单【Start】→【Acoustics】→【Acoustic Harmonic BEM】进⼊声学边界元环境，如图4-1所⽰。

图4-1 进⼊声学边界元（2）设定分析模型的类型本例由于是计算发动机壳的辐射声场，这个声场是发动机的外声场，因此选⽤直接边界元外声场即可。

单击菜单【Tools】→【Edit the Modal Type Definition】，弹出分析模型参数对话框，如图4-2所⽰，选择Direct Exterior Element，单击【OK】按钮关闭对话框。

图4-2 设定边界元类型的对话框（3）导⼊发动机结构⽹格单击菜单【File】→【Import】，然后将⽂件格式Files of type设置为NASTRAN Bulk File，然后选择本书附带光盘Chaptor_04\Engine⽬录下的Engine_Structure.bdf⽂件，单击【Open】按钮，然后弹出导⼊对话框，只选择Finite Element Mesh项，并将长度单位设置成Meter，质量单位设置成Kilogram，时间单位设置成Second，单击【OK】按钮可以导⼊发动机的⽹格。

（4）导⼊发动机的振动加速度单击菜单【Insert】→【Vector & Function Sets】→【Load Vector Set】，弹出定义Vector 的对话框，如图4-3（a）所⽰，在Name输⼊框中输⼊Engine Acceleration Set，Physical Type 设置成Accelerations，Data Class设置成Frequency Spectra，单击【OK】按钮关闭对话框。