基于降噪研究的导流罩设计
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挖掘机噪声分析与控制温学芹;贺元成;洪震【摘要】液压挖掘机的噪声问题日益严重,挖掘机降噪研究具有实用价值.故从挖掘机的四个主要噪声源入手,讨论了降低挖掘机整机辐射噪声的主要措施,对液压挖掘机的设计制造具有一定指导意义.【期刊名称】《机械管理开发》【年(卷),期】2011(000)001【总页数】3页(P23-25)【关键词】噪声;挖掘机;噪声源;降噪【作者】温学芹;贺元成;洪震【作者单位】四川理工学院,四川,自贡,643000;泸州职业技术学院,四川,泸州,646005;泸州职业技术学院,四川,泸州,646005【正文语种】中文【中图分类】U415.51+10 引言噪声作为一个重要的环境污染源,日益受到人们关注,有了相应的强制性标准,产品噪声水平已成为产品质量的一项重要指标。
随着工程机械的发展,对工程机械的要求已不再是简单的作业效率和可靠性等指标。
特别是国内工程机械产品对欧美出口量的增长,社会用户群对工程机械产品的舒适型和振动噪声控制的要求越来越严格。
过高的噪声不但使驾驶员感到疲劳,对工程机械的产品行驶安全性构成威胁,而且过大的机械噪声还将严重影响周围环境。
日本建立了低噪声型及超低噪声型工程机械的认证制度;欧盟国家更是禁止出售超过EU噪声标准的工程机械,同时对机械周围及驾驶员耳边噪声值记录在案,从而对工程机械的噪声加以制约。
液压挖掘机是应用最为广泛的一种工程机械,了解其噪声源并研究其降噪对策是十分必要的[1]。
1 挖掘机降噪概述挖掘机等工程机械的结构复杂,噪声源较多。
国内外对于低噪声、环保型液压挖掘机的研究并不多,对于降低挖掘机噪声的研究具有一定的意义。
为了降低声源噪声,先须识别出噪声源,弄清声源产生噪声的机理和规律,后对现有的设计方案和结构进行改进,降低产生噪声的激振力及发声部件对激振力的响应,从而达到降低噪声的目的[2]。
2 噪声源分析挖掘机的噪声主要来自发动机振动、传动系统和液压系统等的运转、车体与空气的摩擦,以及车体钢板与其他部件的共振等。
关于船舶减振降噪的原理与措施关于船舶减振降噪的原理与措施段世忠(黑龙江省航道局)摘要:船舶噪音的污染源主要是由于船舶的动力装置及其它辅助装置自身振动及吸排气引起的,并提出了传播的的途径及应采取的措施来减振降噪.关键词:船舶;噪音;控制方法一,船舶噪音源1.空气动力噪音1.1由主机空气流动产生的噪音.如果进气管直径为0.35m,则其平均流速可达64m/8,再考虑到各缸的进气必然存在间断性和不均匀性,于是在进气管中会出现空气动力噪音并向四周传播,形成空气动力噪音场.1.2排气产生的噪音.主要有排气压力脉动噪音,气流通过气阀等处发生的涡流声,边界层气流扰动发生的噪音和排气出口喷流噪音.在多缸柴油机排气噪声的频谱分析中,低频处有一明显的噪声峰值,即低频噪声.这时由于柴油机每一缸气阀开启时,缸内燃气突然高速喷出,气流冲击到排气阀后面的气体上,使其产生压力巨变而形成压力波,从而激发噪声,由于各缸排气阀是在指定的相位上周期性运行,因而这是一种周期性的噪声.另外排气系统中气体的共振是在主机与烟囱之间的排气管中形成的强烈压力脉动,除了引起涡轮鼓风机和排气管系统的振动外,还可以在船舶烟囱附近产生振动.1.3来自增压器气流的噪音.对废气涡轮增压器来讲,空气与压气机叶片之间的相对速度很大,在叶片附近必然会出现大量涡流,在形成强烈而尖厉的空气动力噪音的同时,激励叶片振动而发出噪音.2.柴油机的噪音柴油机主要是由于气动,机械两方面产生的噪声.燃烧过程中气体在气缸中产生声驻波,声压起伏通过换气过程等直接辐射并通过气缸壁以结构声形式传播和辐射.燃烧过程中冲击波激励的机械振动通过活塞,连杆,曲柄轴传到柴油机构架上,并由曲轴箱,壳体等向外辐射声能.低速柴油机(转速低于每分钟200转)的噪声主要是从柴油机的上表面,增压器和换气系统附近向外辐射的,其频率主要随机器的转速和燃烧周期而定,中速柴油机(转速每分钟300~750转)的噪声通常高于低速柴油机.主要噪声级出现在中频段,这是燃烧过程压力增长速率大的缘故.阀门盖,检修门,曲轴箱侧壁等处最响.低频段的扩展与气缸中最大压力有关,而高频段的噪声则是由气缸中压力脉动引起的,这种机器的增压器系统产生高频段噪声,高速柴油机(转速每分钟超过800转)的低频段噪声级较低.这种机器具有高的燃烧压力和急剧燃烧的特点,所以机器的转动部件,摆动部件和阀门机构等发出强噪声,齿轮啮合的噪声频率决定于齿数乘转速.电机槽极的噪声频率决定于轴速乘上定子极数.燃汽轮机的噪声频率决定于轴转速乘上叶片数.泵在工作时,管路中由于压力脉动产生流体动力噪声.柴油机的配气机构之间,气阀和阀座之间,高压油泵的滚轮和柱塞之间,喷油器的针阀和针阀体之间,活塞裙部和缸套之间等都会产生金属撞击和摩擦噪音.各种机械在工作时除直接向周围辐射噪声外,还通过各自的基座将机器的振动传递给船壳,引起船壳的构架和壳板振动.这些结构振动形成结构声,在船体中传播并向周围媒质(空气,水)辐射噪声.3.辅助机械噪音辅助机械包括各种舱室机械如水泵,油泵,风机,锅炉等;甲板机械如货物装卸设备,锚绞设备以及各种挖泥机等工作机构等锅炉噪音主要在燃烧室附近较明显,自然通风时空气卷入火焰及可燃物小团粒随机爆裂;人工通风时通风机是主要的噪音源.液压系统的噪音,可来自液体动力引起的冲击力,脉动,气穴声和机械振动及管道,油箱的共鸣声等.4.螺旋桨噪音主要有旋转噪声和空化噪声(当桨叶表面的水分子压力降低到水的汽化压力以下时,产生汽泡,汽泡上升后破裂).旋转噪声是螺旋桨在不均匀流场中工作引起干扰力(其频率主要决定于桨轴转速乘桨叶数,常称为叶频) 和螺旋桨的机械不平衡引起的干扰力(其频率为桨轴转速,常称为轴频)所产生的噪声.螺旋桨出现空化现象以后,船舶水下噪声主要决定于螺旋桨噪声.出现空化时的航速称为临界航速.空化噪声具有连续谱的特征,空化噪声特性与桨叶片形状,桨叶面积,叶距分布等因素有关.在一定转速下,随着螺旋桨叶片旋转产生的涡旋的频率与桨叶固有频率相近时,产生桨鸣,螺旋桨噪音的强度较主辅机噪声的强度要弱,影响范围也主要限于尾部舱室.5.船体振动的噪音船体振动的噪音是由主辅机及螺旋桨的扰动和各种机械及波浪的冲击引起的振动而产生.辅助机械一般功率较小,噪声的强度相对说来也较低. 但是,如果泵和风机等设备安装在临近驾驶室或客舱附近而不采取防噪措施,也容易造成严重的噪声干扰.6.水动力噪声主要是由于高速海流的不规则起伏作用于船体,激起船体的局部振动并向周围媒质(空气,水)辐射的噪声.此外,还有船下附着的空气泡撞击声呐导流罩,湍流中变化的压力引起壳板振动所辐射的噪声(声呐导流罩内的噪声一部分就是因此产生的)等等.7.金属撞击和摩擦噪声柴油机的配气机构之问,气阀和阀座之间,高压油泵的滚轮和柱塞之间等等,产生的噪声属于高频域,当活塞或气阀间隙偏大时,噪声会达到很高的程度.二,船舶噪音的控制船舶噪声的防护,必须在船舶设计时就应加以考虑,因为在使用后,采取减噪措施就会受到限制,首先是使用噪声小的主机,辅机和螺旋桨,其次是合理进行船舶舱室的布置.(一)机舱噪音控制机舱是船舶动力装置的集中地,主辅机等各种机器设备发出的噪声经久不息.在大型低速柴油机为主机的机舱里,其噪声主要是空气噪声:中速柴油机为主机的机舱,其噪声由强度相当的空气噪声和结构噪声混成;以高速柴油机为主机的机舱里,则主要是结构噪声.因此必须结合实际情况来减噪.1.增加机座的尺寸和刚性从理论上讲当机座的刚度足够大时,可以使机座的振动趋向于零;增加机座的尺寸则可以降低振动的幅度;当然还要服从于实际布置和经济性的需要.2.采用弹性支撑和连接弹性支撑一般是采用隔振器,有橡胶隔振器和金属隔振器等形式.橡胶隔振器是价格便宜,不易塑性变形,但缺点是高温下易老化及弹性变差.金属隔振器是抗水耐油,高温下不变形就是价格较贵.弹性连接一般采用弹性联轴器,允许有一定的轴向和径向位移及一定的角偏差.3.敷设阻尼材料4.要根据机型分析确定噪音来源,测定噪音大小.机舱中平均噪音数值大小可以测量出来,关于测量点的选择要求是:根据机器的尺寸,将测量点置于机器周围2—3个高度点,并且距机器表面大约lm,在机器左右两侧每个高度上的测量点数必须等于气缸数的一半5.二冲程柴油机普遍采用定压增压方式,在气缸废气出口和增压器之间安装一个大大的废气总管,若其安装位置适当(比如靠近声源),则其会具备消音器的作用,尤其是减弱低频的废气噪音.(二)居住舱室噪音控制在一般情况下,对居住舱室产生影响的几乎全部来自机舱的结构传播噪音.因此,隔音措施是解决居住舱室减噪的主要办法,即切断与有噪音源舱室结构体的联系,如采取浮筑结构,在承重楼板与地面之间夹一弹性垫层并把上下两层完全隔开,不使地面层与任何基层结构(包括墙体)有刚性连接._49..一。
高速动车组受电弓导流罩优化设计[摘要]高速动车组在高速运行时,空气阻力增大,气动噪声问题也日益突出。
在受电弓区域引入导流罩,可有效的降低受电弓区域绝缘子等设备产生的气动噪声,但空气阻力也相应增大。
为了避免增加导流罩所带来的阻力增大,对受电弓导流罩的迎风面进行优化设计,导流罩外形为流线型曲面,纵向剖面为抛物线型。
应用Fluent 对两种不同外形导流罩的外流场和气动噪声进行数值模拟和分析。
计算结果表明,前部为抛物线拉伸曲面,并在侧前部做圆滑过渡处理的受电弓导流罩对列车运行阻力影响较小。
【关键词】动车组;导流罩;气动噪声;数值模拟;Fluent引言高速动车组在高速运行时,噪声问题也日益突出,既影响乘客乘车的舒适性,又影响周围居民的正常生活。
集电部的空气动力噪声增长迅速,远高于其他噪声增长幅度,这是因为空气动力噪声与速度的6次方成正比,而其他噪声与速度的2次方或3次方成正比[1]。
在受电弓区域引入导流罩,可有效的降低受电弓区域绝缘子等设备产生的气动噪声,但空气阻力也相应增大。
因此,为了避免增加导流罩所带来的阻力增大,对受电弓导流罩的迎风面进行优化设计十分必要。
1、导流罩的设计高速动车组的集电部由受电弓、高压互感器、绝缘子等电器设备组成。
日本对集电部气动噪声的抑制措施主要有下面四种:在车顶引入导流罩,它由围绕受电弓的几块遮护板组成,主要起两个作用:既是一个降低集电部周围气流速度的挡风罩,又是一个阻挡集电部噪声扩散的声音屏障[2];导流罩的前倾角越小、引导面的长度越长、前倾面与引导面的导圆半径越大时,导流罩的表面总声功率与阻力系数越小。
在对高速列车集电部的导流罩进行设计时,优先考虑这样的导流罩,不仅能对集电部起到一定的降噪作用,而且它本身的噪声也比较小[3]。
受电弓滑板部位升弓状态位置较高,要想有效避开气流,需增加导流罩的高度,能有效的降低噪音的产生,但会对列车的运行带来较大的阻力,并且导流罩高度增加,重量也会随之变大,影响车辆轴重的要求。
航空运输中隔声罩的设计和应用研究随着现代航空技术的不断进步,航空运输扮演着越来越重要的角色。
然而,在旅途中,乘客和机组人员经常会受到噪音的困扰,这对于旅行的舒适性和乘客的健康都有一定的影响。
为了解决这个问题,隔声罩的设计和应用变得非常重要。
本文将对航空运输中隔声罩的设计和应用进行研究,以改善乘客体验和航空运输的效率。
1. 背景介绍噪音是航空运输中常见的问题之一。
引擎产生的噪音在飞机内外都能听到,特别是在起飞和降落过程中,噪音更为明显。
这些噪音不仅对乘客的健康和舒适度构成威胁,也对机组人员的聆听能力和工作效率产生负面影响。
为了降低噪音对乘客和机组人员的影响,隔声罩成为一种有效的解决方案。
2. 隔声罩的设计原理隔声罩是通过吸声材料和隔热材料对引擎的噪音进行隔离。
隔声罩的设计涉及到多个方面,包括结构设计、材料选择和空气流动优化等。
其中,吸声材料的选择和布置尤为重要。
合适的吸声材料能够有效地吸收噪音能量,减少噪音的传播和反射,从而降低噪音的强度。
此外,隔热材料的应用可以减少引擎排放的热量对隔声罩的损害,并提高隔声罩的绝缘性能。
3. 隔声罩的应用研究隔声罩在航空运输中的应用的研究已经取得了显著的进展。
许多航空公司和飞机制造商都致力于开发创新的隔声罩技术,以提供更好的乘客体验和航空运输效率。
例如,某些隔声罩采用了先进的吸声和隔热材料,以最大限度地降低噪音和热量的传输。
此外,一些隔声罩还使用了智能控制系统,能够根据机舱噪音的特点自动调整隔声效果。
这些技术的应用为乘客提供了更为安静和舒适的旅行环境,同时也提高了机组人员的工作效率。
4. 隔声罩的效果评估和改进对于隔声罩的设计和应用研究,评估和改进是必不可少的环节。
通过进行实验室测试和机上试验,可以评估隔声罩的效果并发现存在的问题和改进的空间。
例如,评估隔声罩的吸声效果可以使用声学测试设备进行,通过比较不同材料的吸声性能,选择最佳的材料组合。
此外,分析隔声罩的气动特性,优化流线型设计,可以降低空气阻力,提高燃油效率。
632010年第3期·Solutions 解决方案部分:(1)内部功能。
连接功能:采用何种方式与机舱座连接,目前主要有法兰直接连接和预埋板连接两种方式。
吊装要求:日常维护及其他小部件的吊装。
维护空间:为安装和维护人员提供充分和安全的操作空间。
其他满足齿轮箱及发电机的通风、机舱的降噪及舱内照明。
(2)外部功能。
吊装要求:如何实现机舱罩及机舱的吊装。
密封要求:免受或减少外部环境条件所带来的危害,主要是罩体接缝处以及其他与外界有空气流通的部分。
附件安装:风速风向仪及航空障碍灯的安装。
雷电保护:合理布置导电带,减少雷电可能带来的损伤。
施工区域:合理设置防护栏杆及防滑带。
1.1.2 导流罩(1)内部功能。
连接要求:与轮毂的连接;维护要求:为安装和维护人员提供充分和安全的操作空间。
吊装要求:轮毂内小部件更换时的吊装。
(2)外部功能。
吊装要求:风轮的吊装方式。
密封要求:减少外界对轮毂及其附件的破坏。
1.2 设计标准机舱罩和导流罩的设计依据GL2003认证规范。
1.3 设计分析当舱内布置形式及零部件的主要尺寸确定之后即可进行机舱罩和导流罩的详细设计。
在完成机舱罩和导流罩的三维设计后,应确定在产品加工过程中所使用的各种材料及其性能参数。
利用有限元软件进行铺层及结构的设计与校核。
首先,将FEM 导入到有限元软件,设置好材料特性,并对其划分网格,若模型具有对称性,可以采取分析对称模型的方式,如图2所示。
风是人类取之不尽用之不竭的自然能源,利用风力发电可节省煤炭及石油等资源,同时减少环境污染。
近年来,风力发电作为一种清洁能源在全球范围内得到迅速发展。
风力发电技术还具有灵活性强、建设周期短和发电方式多样等优点。
随着我国对清洁能源的进一步需求,国家在“十一五”规划中将风电技术纳入未来国民经济发展的重要产业支柱范围之内。
风力发电以其独特的优势,受到了越来越多国家和政府的支持,呈现出良好的发展态势。
机舱罩和导流作为大型风力发电机组的重要部件,成为研发过程中关键的一环,已经越来越受到整机厂商的重视,同时也极大的推动了我国复合材料工业的发展,引起行业内众多企业的高度关注和投入。
2020年第1期声学与电子工程总第137期潜艇水动力噪声对声呐声基阵影响分析刘明星许欣然夏铁坚(声纳技术重点实验室第七一五研究所,杭州,310023)摘要为了研究水动力噪声对声呐声基阵的影响,文章对潜艇艄部不同基阵类型的水动力噪声进行仿真分析。
计算结果表明声基阵艄部的水动力噪声要大于尾部的水动力噪声,球阵的水动力噪声要小于圆柱阵的水动力噪声,共形阵接收到的水动力噪声最大,分析结果可为水听器的布阵设计提供参考。
关键词舗部导流罩;声呐基阵;脉动压力;水动力噪声随着潜艇的航速逐渐提高,潜艇在高速航行过程中声呐导流罩受到较大的来流压力,导致声呐罩外壁面产生湍流脉动压力引起结构振动,从而在内部基阵区域产生水动力噪声。
水动力噪声的辐射声功率与航速的6~7次方成正比该噪声在中高航速下是声呐基阵区域自噪声的主要成分[21。
准确描述声呐基阵区域的水动力噪声特征,是提高声呐的工作效率和降低基阵区域综合噪声的重要技术基础和依据。
对于存在固体边界的运动模型来说,其运动的外壁面上主要存在两种不一样的声源:一种是偶极子声源,主要与外壁面上的脉动压力有关,这是内部产生水动力噪声的主要来源;另一种是四极子声源,主要是由流场中的湍流漩涡运动以及发生的动量能量交换有关,这是内部产生流噪声的主要来源,湍流脉动直接辐射产生的噪声比脉动压力产生的水动力噪声至少低20dB[3]o舰艇航行都属于低马赫数运动,因此舰艇表面的湍流边界层内四级子声源引发的流噪声可以忽略不计,声呐导流罩内的自噪声以湍流脉动压力引起振动辐射噪声为主⑷。
高航速条件下,由于自噪声增加导致声呐接收信号的信噪比降低,使得潜艇的探测性能急剧下降,故有必要进一步分析潜艇的自噪声特性,为保障高航速下潜艇探测性能提供技术支撑。
一般来说,基阵自噪声主要包括机械噪声、水动力噪声以及螺旋桨噪声三种类型。
近年来,针对舰艇的机械噪声已经提出了许多有效的减振降噪方法,而对于水动力噪声的研究起初仅限于简化的模型o Dowell等人建立了弹性平板激励下的矩形腔声呐自噪声模型:刘孝斌同等人通过理论的模态法求解腔体内自噪声的结果与水槽中的腔体自噪声测试结果趋势大致吻合。
高速列车受电弓气动噪声分析与降噪研究黄凯莉;袁天辰;杨俭;宋瑞刚【摘要】随着列车速度的大幅提升,气动噪声问题愈发凸显;受电弓噪声在整车噪声中占较高位置,为研究高速列车受电弓气动噪声特性,通过Lighthill声学理论的宽频噪声模型对高速列车气动噪声源进行识别,利用定常SST k-w湍流方法分析高速列车受电弓的流场特性;基于大涡模拟与FW-H声学比拟理论计算高速列车受电弓远场气动噪声;数值算例结果表明,受电弓部位的碳滑板、弓头为受电弓主要噪声源;以轨道中心线为对称线,远场气动噪声监测点的声压级及频谱特性表现出较高的对称性;在同一列车运行速度下,监测点声压级随离轨道中心线距离增大而减小,列车以不同速度运行时,其声压级降低的幅值相差较小;高速列车远场气动噪声为宽频噪声,主要能量集中在500~5 000 Hz;提出一种射流降噪方法,在350 km/h速度下,监测点总声压级值降低了15.2 dB.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2019(027)003【总页数】6页(P192-196,201)【关键词】高速列车;受电弓;气动噪声;大涡模拟;Fluent【作者】黄凯莉;袁天辰;杨俭;宋瑞刚【作者单位】上海工程技术大学城市轨道交通学院,上海 201620;上海工程技术大学城市轨道交通学院,上海 201620;上海工程技术大学城市轨道交通学院,上海201620;上海工程技术大学城市轨道交通学院,上海 201620【正文语种】中文【中图分类】TB533+2;U2700 引言轨道交通发展的同时,人们对列车速度要求越来越高,加快了列车运行速度的提高,由于气动噪声的声压级增长速度是运行速度的6~8次方成正比[1-2],噪声问题日益突出。
高速列车流线体外突出的部位与气流相撞,严重干扰气流,同时产生强大的远场空气脉动压力场,进而转化为气动噪声。
因此对高速列车气动噪声特性研究有着重要意义,促进对后续气动噪声降噪的研究。
降噪隔声罩制作,隔声罩的噪声治理结构设计
隔声罩是将噪声源封闭在一个相对小的空间内,以减少向周围辐射噪声的罩状结构。
为了操作、维修的方便或通风散热的需要,罩体上通常开有观察窗、活动门及散热消声通道等。
隔声罩技术措施简单,投资少,隔声效果好。
但在设计隔声罩时,应依据隔声罩的实际应用场合注意以下几点:
1、隔声罩所选用的罩壳壁材必须有足够的隔声量,为了便于制造、安装及维修,一般宜采用0. 5~2mm厚的钢、铝板之类的轻型、密实的材料制作。
有些大而固定的场合也可用砖或混凝土等厚重材料制作。
2、隔声罩采用钢、铝板之类的轻型材料作罩壁时,必须在壁面上加筋,涂贴阻尼层,以抑制与减弱共振和吻合效应的影响。
3、隔声罩罩体与声源设备及其机座之间不能有刚性接触,以避免声桥出现,使隔声量降低,同时隔声罩与地面之间应进行隔振,以杜绝固体声。
4、隔声罩罩壁上开设隔声门窗、通风与电缆等管线时,缝隙处必须密封,并且管线周围应有减振、密封措施。
5、隔声罩罩内必须进行吸声处理。
如果使用多孔材料等松散材料时,应有较牢靠的护面层。
6、隔声罩罩壳形状恰当,尽量少用方形平行罩壁,以防止罩内空气声的驻波效应;同时在罩内壁面与设备之间应留有较大的空间,一般为设备所占空间的1 /3以上,各内壁面与设备的空间距离,不得小于100mm,以避免耦合共振,使隔声量曲线出现低谷。
7、隔声罩的设计必须与生产工艺相配合,便于操作、安装与检修,需要时可做成能够拆卸的拼装结构。
此外隔声罩必须考虑声源设备的通风,散热要求,通风口应安装有消声器,其消声量要与隔声罩的插入损失相匹配。