发动机结构噪声的计算机仿真分析
LMS发动机与车内振动噪声仿真分析方案
LMS b Acoustics发动机与车内振动噪声仿真分析技术方案LMS国际公司北京代表处致：潍柴动力股份有限公司对于发动机制造商来说，如何准确的预测发动机的辐射噪声，一直以来都是一个非常关键的技术问题。
如果具备了噪声预测技术，就可以有效地降低发动机开发的成本，缩短开发周期，并且可以有效的保证发动机的辐射噪声水平。
发动机辐射噪声很长时间以来都是LMS关注的一个焦点。
LMS已开发了很多专用技术，比如网格粗糙化和声学传递向量（A TVs），改进了分析结果的品质，并且加快了分析过程。
LMS b 数字发动机声学的激励力可以用LMS b Motion 进行多体动力学仿真分析得到，也可以从外部程序的仿真计算得出，还能从试验测量数据中获取。
利用多体动力学载荷数据和结构模型，可以对多工况下的结构表面振动进行评估，进而预测结构的辐射噪声。
发动机结构辐射噪声预测的整个过程被模块化地分为几个阶段，在每个阶段里客户都可以对发动机的设计进行评估或改进，从而有效的控制发动机的辐射噪声水平。
结合贵单位的技术需求，我们提供一套“发动机声学仿真分析技术方案”，请您们审阅。
目录1.前言 (4)2.方案综述 (4)2.1.LMS声学解决方案概述 (4)2.2.LMS发动机噪声解决方案的独特性 (5)3.系统功能与组成 (6)3.1.耦合声学边界元Coupled Harmonic BEM (7)3.2.声学有限元Harmonic Acoustic FEM (8)3.3.耦合声学有限元Coupled Harmonic FEM ..................................... 错误!未定义书签。
3.4.声学无限元Acoustic I-FEM........................................................... 错误!未定义书签。
3.5.传递损失Transmission Loss ........................................................... 错误!未定义书签。
浅析CAE分析在发动机振动噪声开发中的应用
浅析CAE分析在发动机振动噪声开发中的应用作者：喻博轩喻占武来源：《时代汽车》2020年第06期摘要：结合发动机振动噪声开发需求，本文对CAE技术展开了分析，并对技术应用原理和方法进行了探讨。
结合实例对CAE技术进行运用，完成发动机有限元分析模型建立，采用多体动力学分析方法和边界元法进行整机表面振动加速度计算，得到的结果与台架试验结果相吻合，用于噪声开发能够取得理想的降噪效果。
关键词：CAE分析;汽车发动机;振动噪声1 引言在汽车驾驶的过程中，发动机噪声过大将造成汽车噪声总水平提升，影响汽车驾驶舒适度。
在发动机噪声标准得到逐步提高的背景下，对发动机振动噪声进行开发，需要加强先进技术的应用，以便在解决发动机噪声辐射问题的同时，降低开发成本。
应用CAE展开仿真分析，能够实现发动机振动噪声预测分析，提前采取措施改善结构声品质，因此能够满足汽车开发需求。
2 CAE分析技术概述CAE为计算机辅助工程分析的英文缩写，能够在计算机辅助下完成复杂工程和产的结构力学性能分析，实现结构性能优化，使工程各环节得到有机组织。
应用CAE的关键在于对工程整个生命周期的信息进行集成，利用有限元法、有限差分法等各种数学方法完成结构力学分析。
针对复杂工程结构强度、动力响应、刚度、多体接触等力学性能展开分析，应用CAE可以采用近似数值分析方法展开计算，将实际结构离散为有限数目的规则单元组合体，通过分析离散体得到能够满足工程精度的近似结果，用于代替实际结构分析，使工程设计上无法解决的问题得到解决[1]。
而伴随着CAE技术的分析发展，算法和理论都得到了逐步完善，衍生出的CAE软件有较多种，用于性能分析和模拟需要完成前处理、有限元分析、后处理三个过程，完成实体建模和分析处理，根据工程设计要求和分析结果辅助用户对方案的合理性进行判断。
3 CAE分析在发动机振动噪声开发中的应用3.1 应用原理在汽车发动机振动噪声开发中，应用CAE分析能够在零部件及发动机整体未制造出来时对各种特性展开分析计算，实现结构动态特性预测。
仿真助力减少航空发动机涡轮风扇的噪声
仿真助力减少航空发动机涡轮风扇的噪声来源：COMSOL博客，作者：Caty Fairclough。
飞机涡轮发动机中的涡轮风扇是主要的飞行噪声源之一。
过量的噪声可能会引发一系列健康问题，例如听力障碍、睡眠紊乱和压力疾病。
声学建模可以帮助您优化涡轮风扇发动机的设计，减少噪音污染及其负面影响。
我们将通过喷射管教程模型，阐明使用声学建模方法的好处。
为什么降噪对于涡轮风扇发动机很重要？如果您乘坐过商用飞机，所在的航班很可能是由涡轮风扇发动机驱动的。
涡轮风扇发动机的工作原理是：将部分捕获的空气送入压缩机，空气经压缩后进入燃烧室，和燃料混合燃烧，排出燃气可产生飞行推力。
图1 涡轮风扇发动机的示意图。
图片由 K. Aainsqatsi 提供。
在CCBY-SA 3.0 许可下使用，通过Wikimedia Commons 分享。
图2 真实的涡轮风扇发动机。
图片由 Sanjay Acharya 提供。
在CCBY-SA 3.0许可下使用，通过 Wikimedia Commons 分享。
近年来，涡轮风扇发动机的设计得到了极大改进，尤其是降噪。
知道为什么吗？再次想象一下你正在乘坐飞机——发动机一路在耳边喧嚣可不是什么愉快的经历。
对于机场附近的居民来说，飞机着陆和起飞时的巨大噪音会扰乱睡眠作息。
因此，降低飞机及其发动机产生的噪音成为了航空业关注的焦点。
为了演示具体的操作流程，我们来看一看简化的喷射管教学模型。
通过分析风扇噪声优化涡轮风扇发动机的设计为了高效地分析涡轮风扇航空发动机，我们可以专注于具体的设计单元。
在此例中，研究对象是航空发动机涡轮风扇中的环形流管造成的噪音辐射。
首先建立一个轴对称模型几何，使其对称轴与发动机的中心线重合。
模型几何模拟的是喷气发动机的出口喷嘴（参考上文的示意图）。
下方示意图中的灰色区域为喷嘴中的发动机内部。
该模型显然大大简化了几何，将重点放在物理原理和模型建立上。
图3 涡轮风扇发动机的几何结构。
灰色区域表示发动机的内部机械。
航空发动机气动噪声的数值模拟与分析
航空发动机气动噪声的数值模拟与分析第一章介绍航空发动机噪声是广泛存在于飞机起飞和着陆过程中的一种严重问题，长期暴露在这样的噪声环境中不仅会对机组人员造成负面影响，也会对周围居民造成困扰。
因此，如何减少航空发动机噪声已成为现代航空工业研究的一个热点问题。
而气动噪声是航空发动机噪声的主要构成部分之一，因此研究航空发动机气动噪声的数值模拟与分析也越来越受到关注。
本文将介绍航空发动机气动噪声的研究现状和热点，并详细介绍气动噪声数值模拟和分析的相关技术和方法。
第二章气动噪声的成因气动噪声是指由于流体运动而引起的噪声。
在航空发动机中，气动噪声主要由以下几个因素产生：1. 声源体的振动：航空发动机中的转子、叶片、喷嘴等零部件在运动时会引起气体的振动，从而产生气动噪声。
2. 湍流噪声：流体在通过机身和发动机时会产生湍流，湍流产生的涡旋会引起空气的震动，从而形成湍流噪声。
3. 声束传播：由于航空发动机工作时产生的高压气流引起的空气震荡会在空气中形成声束，从而产生气动噪声。
第三章气动噪声的数值模拟方法航空发动机气动噪声的数值模拟是指利用计算机模拟航空发动机高速气流在流体中的运动过程，从而预测在不同工况下产生的气动噪声。
其主要方法包括：1. Lighthill方程：Lighthill方程是由Lighthill提出的一种用于描述气体运动中声波产生和传播的方程。
Lighthill方程主要应用于复杂流动噪声的数值模拟，并且需要采用高阶数值方法求解。
2. 过渡流数值模拟：过渡流数值模拟是基于Navier-Stokes方程的有限体积法，通过求解有限体积方程和边界条件，能够直接计算复杂流动场的压力和速度分布。
目前，过渡流数值模拟已成为气动噪声数值模拟的主流方法。
第四章气动噪声的分析方法气动噪声的分析主要是采用声学方法来计算声波的传播和变化，从而得到航空发动机噪声的频率、强度和方向等信息。
常用的气动噪声分析方法包括：1. 传递矩阵法：传递矩阵法是基于声学理论和流体动力学的模型，通过建立传递矩阵模型对复杂流动场的噪声进行分析和计算，具有高精度、高效率等优点。
汽油机进气系统噪声仿真技术研究
汽油机进气系统噪声仿真技术研究随着汽车进入家庭的普及，很多人都会被汽车噪声所困扰。
车辆噪声可以分为发动机噪声、路噪声、风噪声等多种类型，其中发动机噪声占了很重要的一部分。
汽油机进气系统是车辆中最为关键的组成部分之一，其噪声产生的原因多种多样，如果不进行有效的噪声控制，将会影响乘驾的舒适性和行车体验，甚至会对人的健康产生负面影响。
因此，汽油机进气系统的噪声仿真技术就显得十分重要。
汽油机进气系统噪声的主要来源是气体的压缩与扩散过程，通常是由进气道、空气滤清器、进气歧管、进气活塞、汽缸盖等多种部件所组成。
在发动机运转时，进气系统内部不断发生压力波、气声波、涡旋流等物理现象，同时也会产生机械噪声，这些噪声是不可避免的。
因此，仿真技术是制定进气系统噪声控制方案的必要手段。
噪声仿真技术是指通过现代计算机技术，对某一系统或设备的声学特性进行模拟和分析。
和传统的试验方法相比，噪声仿真技术具有数据准确、测试成本低、效率高等优点。
目前，针对汽油机进气系统噪声仿真技术的研究已经取得了很大的进展。
汽油机进气系统噪声仿真技术的主要研究内容包括噪声源识别、声学特性计算及噪声控制方案制定等方面。
其中，噪声源识别是噪声控制的第一步，它可以通过声压级测试和声辐射源定位技术来确定噪声产生的具体位置，从而更好地进行控制。
声学特性计算是噪声仿真的核心，主要包括声学模型的建立、空气动力学模型的建立、流体力学模拟等技术，通过这些方法可以准确地计算出进气系统内部噪声的分布和特性参数。
最后，噪声控制方案制定则是通过分析噪声源位置、声学特性参数等信息，确定具体的噪声控制措施，以最大限度地减小噪声的产生和传播。
在实际应用中，汽油机进气系统噪声仿真技术已经被广泛应用。
一些汽车制造商通过数字化仿真技术，对汽车进气系统的噪声进行分析，进而制定更为优化的设计方案，减少噪声的产生。
同时，在汽车售后服务领域，噪声仿真技术也可以用于诊断和解决车内噪声问题。
总之，汽油机进气系统噪声仿真技术是现代汽车设计中的重要手段，它可以有效地解决汽车进气系统内部噪声的问题。
FAW发动机整机振动及结构噪声模拟
发动机整机振动及结构噪声模拟汤乐超 朴英子 何洪源一汽技术中心振动噪声研究室（长春市创业大街1063号，tanglechao@） 摘要：本文介绍了一汽技术中心在发动机整机振动噪声模拟方面所作的部分工作内容。
这些内容包括发动机零部件模态计算、整机模态计算、曲轴扭振计算、整机动力学模拟、表面速度计算、阀系力对整机噪声的影响、活塞拍击对整机噪声的影响、发动机1m辐射声场计算、噪声源分离以及零部件的振动噪声优化。
关键词：发动机 NVH 阀系活塞拍击优化主要软件：A VL-EXCITE 、A VL-TYCON、A VL-GLIDE、SYSNOISE、NASTRAN一、发动机零部件、整机模态计算发动机零部件模态计算对于了解零部件的刚度、可能的共振、后期的零部件噪声优化目标有着重要意义。
通过整机的模态计算可以了解发动机的整体刚度、附件可能的共振、后期的整机振动噪声优化目标，还可以为发动机的悬置支架优化、悬置匹配提供输入条件和参考依据。
图一 、开发机型与竞争机型模态计算结果对比二、曲轴扭振分析及优化曲轴扭振分析及优化是提高发动机工作的可靠性、降低发动机零部件及整机振动、减小发动机表面噪声辐射的重要手段之一，曲轴的扭振分析需要结合发动机的运转工况、曲轴飞轮组的扭转模态、阻尼减振器设计三个方面来进行。
图二、曲轴扭振分析及阻尼减振器匹配三、发动机整机动力学模拟及表面速度计算基于EXCITE软件的发动机整机动力学模拟需要建立发动机的整机有限元模型、运动件有限元模型，在EXCITE中还需要定义体之间的各种非线性连接(非线性刚度、非线性阻尼特性)。
由发动机动力学模拟可以得到各个体间的相互作用力（如主轴承座力、连杆小头侧向力等），这些相互作用力既可以作为零部件多轴疲劳计算的力边界条件，也可以作为零部件静力学计算的力边界条件。
发动机整机动力学计算完成后，可通过NASTRAN对整机进行噪声恢复，得到整机在频域上的表面速度的分布，以初步确定需要进行噪声优化的零部件。
发动机辐射噪声分析
（研究生课程论文）振动与噪声控制论文题目：基于LMS b边界元法发动机辐射噪声分析指导老师：学院班级：学生姓名：学号：2015年 5月基于LMS b边界元法发动机辐射噪声分析摘要：在国家经济保持快速增长的背景下，国内汽车工业发展迅速。
随着汽车保有量增加，汽车噪声污染问题越来越受到人们的重视。
发动机的运行噪声是车辆产生环境噪声的主要因素，对其辐射噪声的数值分析能够为控制噪声提供良好的理论参考。
本文主要介绍了外声场分析的边界元法的基本理论，利用LMS b声学模块计算了发动机辐射外声场及其频率响应，为之后的研究学习提供参考依据。
关键词：边界元法，辐射噪声，声固耦合1 引言在现代汽车设计过程中，CAE分析起到越来越重要的作用，在汽车设计初期即可快速的取得结果，从而取代后期大量的试验，使得汽车设计周期大大缩短，降低研发成本。
而作为汽车性能重要指标的NVH（Noise Vibration and Harshness）在现代汽车市场中越来越受到人们的重视，也成为许多厂家核心竞争力的一部分，涉及车辆的振动噪声问题已经成为汽车技术领域的一个研究热点。
随着国内整机厂汽车CAE 技术的成熟，利用CAE 技术模拟汽车NVH 问题已经不仅仅局限于零部件及子系统的模态，基于整车模型的整车振动和噪声响应的模拟预测技术也已经逐渐被掌握。
在设计的虚拟样机阶段即可预测振动噪声水平，以便及时的更改设计，达到可接受的振动噪声水平。
发动机是汽车主要的振动和噪声源。
发动机怠速时产生的振动与噪声水平是汽车用户对汽车NVH 性能的第一感觉。
本文用直接边界元法计算了发动机的辐射噪声。
2 数值方法的基础理论2.1 边界元法的基本理论有限单元法的基本思想是将连续的求解区域离散为一组有限个、按一定方式相互联结在一起的单元的组合体。
出于单元能按不同的联结方式进行组合，且单元本身又可以有不同形状，因此可以模型化几何形状复杂的求解域。
有限单元作为数值计算方法的另一个重要特点是利用在每一个单元内假设的插值函数来分片地表示全求解域上待求的未知场函数。
小型静音型发电机组噪声仿真分析
当声波频率为 １５Ｈ 时 ， ２ ｚ 声压 Ｐ ＝００ ７８ ０７ ９３ １１ 。 ．７ ８ ５ ５ ０
当声波频 率为 ２ ０Ｈ 时 ， ５ ｚ 声压 Ｐ 瑚＝Ｏ１ ８ ３ ６ ９ ６ ．６ ４１０８ ０５ ４
摘 要： 针对静音型发 电机组加 隔声罩前后噪 声 变化 ， 用 Ａ ＹＳ仿真软件 ， 利 ＮＳ 采用声 一结构耦 合的方 法， 对其进行仿 真分析 ， 通过 仿
真结果验证 了隔声罩对机组噪声控制的作 用。 关键词： 发电机组； 静音； 噪声 ； 控制 ； ＮＳ Ａ ＹＳ仿 真
中 图分 类 号 ：Ｍ３ ９９ Ｔ ３ １９ Ｔ ５ ．； Ｐ ９ ． 文 献标 识 码 ： Ａ
ｐ
由 以上 所 给 公 式 ，
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料的吸声特性 ， 而没有对其进行 单元 划分 。 根 据以上思想建 立的声一 结构耦合场 分析的几何模 型如
图 １所示 。
当声波频率为 ３ ． ｚ ， １ ５Ｈ 时 声压 Ｐ ＝０ ０ ５ ４ ２６ ７ ４ Ⅲ ． ５４ ０ ２ ０ ４ ０
罩 后 的噪 声 ， 行 （Ｂ） ｄ 的定义公式 ：
￡ ＝１ ｇ ０ｌ旦
ｗ ０
（） １
其 中 Ｗ ＝０ ， 。 １ 是基 准值。
１ 建模
基 于 静 音 型 发 电机 组 结 构 、 状 、 料 、 荷 方 面 的特 点 ， 形 材 载
当声 波频率为 ８ ０ ｚ 声压 ｐ ＝ ． ４６ １ ４ ４ ９ ０ ０Ｈ 时， ８ ０３ ６ １ ８ ７ ２ ０ ３
图 １ 小型静音型发 电机组声一结构耦 合分析的几何模型
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５ 结 束 语
ａ 基 于所 建 立 的 动 态模 型 ， 过求 解 线 性 二 ． 通 次 型 问题建 立 了基 于全 状 态 反馈 的动 力 控制 算 法 ， 离线 仿真 和实 车转 鼓试 验 的结果 证 明 ，所 设计 的燃 料 电池轿 车动 力控 制算 法满 足 既定 的控制 目标 。
Ｋｅ ｒ ｓ Ｅｎ ｉ ｅ Ｖｉ ｒ ｔ ｎ ｎ ｉｅ Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｇ ｎ ， ｂ ａ ｉ ｏ ｓ ， ｉ ｌ ｔ ｏ ｏ
ｌ言 前
随着世 界 汽车 工业 的发 展 ，人们 对汽 车 的性 能
寰’譬蠢譬囊 纛 耋 汽
者关 注 的重要 课 题 ［。 于任 何一 个机 械 噪声 问题 ， １对 ］
参 考 文 献
Ｒａ ｍａ ， ａ， ｈ ｎＺｅ ｌ ＡｎＩ ｖ ｓｉａ ｉｎｏ Ｅ ｅ ｔ ｃＭｏ ｏ Ｄｒｖ ｈ ｒ — ｔ ｎ ｅｔ ｔ ｇ ｏ ｆ ｌ ｃｒ ｉ ｔ ｒ ｉ ｅＣ ａ ａ ｃｅ ｓｉ ｓ ｒ ｎ Ｖ ｒ ｐ ｉ ｎＳ ｓ ｍｓＳ ｔ ｒ ｔ ａ ｄＨＥ Ｐ ￣ｓｏ ｙ ｔ ｉ ｃ ｆ ＥＶ ｏ ｏ ｅ ，ＡＥ，０ ０ ０ — ２ ０ ，１ ３６． ０ ２
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维普资讯
・
设计・ 算 ・ 计 研究 ・
发 动机 结构 噪声 的计算 机仿真分析
曾金 玲 宋春 丽 雷 雨 成 李 康
（． １同济 大学 ；． 一 汽车集 团公 司技术 中心 ） ２第
【 要】 摘 以一 台 四 缸 发 动 机 为 例 ， 用 计 算 机 仿 真 技 术 分 析 了 发 动 机 的结 构振 动 噪声 。 先 建 立 发 动 机 总 成有 限 应 首 元模型 ， 通过 模 态 分 析 ， 发 动 机 的 结 构 修改 提供 依 据 。根 据 车 用 发 动 机 的 实 际使 用 工 况 ， 不 同 转 速 及 爆 发 压力 下 为 在
ｅ ｇ ｎ ｔ ｃｕ ｅ ｖ ｂ ａｉ ｎ ａ ｄ ｎ ｉｅＦ ｒｔｅ ｔｂ ｉｈ ｆ ｉ ｌｍｅ ｔｍｏ ｅ ｆ ｅ ｇｎ ｓ ｍｂ ｙａ ｄ ｐ ｖｄ ｖ ｄ ｎ ｅ ｆ ｒｔ ｅ ｎ ｉ ｅ ｓｒ ｔ ｒ ｉ ｒ ｔ ｏｓ ． ｉ ｓ ｌ ｎ ｔ ｅ ｅ ｎ ｄ ｌｏ ｎ ｉ ｅ ａ ｅ ｌ ， ｒ ｉ ｅ ｅ ｉ ｅ ｃ ｏ ｕ ｏ ｎ ｓ ａ ｓ ｉ ｅ ｓ ｎ ｏ ｈ
对 其 进 行 动 力 学 计 算 ， 到 发 动 机 的表 面 振 动 速 度 级 。 过 改 进 发 动 机 结 构 ， 发动 机 的表 面 振 动 速 度 级 降 低 了 ５ 得 通 使 ， ６
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主 题 词 ： 动机 发
振 动 噪声
仿真
中 图分类 号 ： ４ ７２ 文献标 识 码 ： 文 章编 号 ：０ ０ ３ ０ （０ ６ ０ — ０ ３ ０ Ｕ ６． Ａ １０ — ７ ３ ２ ０ ）７ ０ １ — ４
Ｔｈｅ Ｃｏ ｐｕ ｅ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ Ａｎａ ｙ ｉ ｆＥｎｇ ｎ ｒ ｔ ｅ Ｎｏ ｓ ｍ ｔ ｒＳｉ ｌ ｔｏ ｌ ｓｓｏ ｉ ｅ Ｓｔｕｃ ｕｒ ｉｅ
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