基于SYSNOISE软件的薄板振动声辐射数值仿真研究
基于KIVA和SYSNOISE的柴油机燃烧振荡数值模拟计算
励传 递 的衰减 系数 较小 ，使 得在燃 烧 压力 高频 振荡 的共振 频率处 辐射 的燃 烧 噪声能 量较 大 ，成 为燃烧
噪声 的主要成 分 。
柴油 机 气 体 压 力 上 升 中存 在 波 动 的现 象 ，这 是 与 燃烧 伴 生 的 、固有 的物 理 现象 ” 油机 燃 烧 。柴
ｉ ｄ Ｓ ｈ ｒ ｃｅ ｓ ａ ｒ ｕ ． ｔｉ ｏ ｎ ｈ ｔｔ ｅ ｍｏ ｅ ｆｃ ｍｂ ｓｉ ｈ ｍｂ ｒｒｓ ｐ ｗ ｔ ｔ ｅ ｃ ａ ｅ ｅ ｅ ａｕ ｅ Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｆ ｌ ’ ｃ ａ ａ ｔｒ ｉ ｃ ｒｉｄ ｏ ｔ Ｉ ｓｆ ｕ ｄ ｔ ａ ｈ ｄ ｓ ｏ ｏ ｕ ｔ ｎ ｃ ａ ｅ ｉｅ ｕ ｉ ｈ ｈ ｍｂ ｒ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ． ｈ ｅ ｕ ｔ ｅ ｅ ｏ ｈ ｓ
第４ 期 ２１ ０ ２年 ８ 月
内燃 机
Ｉ ｔ ｒ ａ ｍｂ ｓｉ ｎ Ｅ ｇ ｎ ｓ ｎｅ ｌ ｎ Ｃｏ ｕ ｔ ｎ ｉ ｅ ｏ
Ｎｏ ４ ． Ａｕ ２ ２ ｇ． ０１
．
基手 蕾 臻
Ｉ
一 ．
摘 要 ：为研究 内燃机燃烧 噪声产生的机理 ，建立 了能 描述 燃烧室结构特征 的声模态 计算 模型 。利用 Ｆ Ｒ Ｒ Ｎ语言进行 编 ＯＴＡ 程 ，将 Ｋ Ｖ Ｉ Ａ源程序与声一 振软件 Ｓ Ｓ ＯＳ Ｙ Ｎ ＩＥ相结合 ，开展多点激励下 的燃烧室燃烧压力振荡 的计算。初 步研究 了燃烧室空腔 模态及压力场的特性 和变化规律 。研究结果表 明，燃烧 室空腔模态随着发动机工作过程气体温度的急剧上升而增大 ，燃烧 压 力振荡开始于燃烧初期 的预混合燃烧并随喷油提前角的增加而增大 。 关键词 ：柴油机 ；燃烧噪声 ；压力振荡 ；声学 理论
基于ANSYS和SYSNOISE的弹性结构噪声分析
第20卷第1期 湖南城市学院学报（自然科学版）V ol.20 No.1 2011年3月 Journal of Hunan City University （Natural Science）Mar. 2011 基于ANSYS和SYSNOISE的弹性结构噪声分析李顺，熊勇刚（湖南工业大学机械学院，湖南株洲 412008）摘要：对弹性结构的噪声分析过程中，结构表面的声学量很难精确求解，结构的形貌往往需要优化．利用声学分析软件SYSNOISE可以计算结构表面及任意点的辐射声场，提出了将有限元分析软件ANSYS得到的振动位移响应作为SYSNOISE的边界条件，从而准确得到结构表面各声学量，根据噪声分布，利用ANSYS优化结构形貌．通过实例，验证了此方法的可行性．关键词：弹性结构；ANSYS软件；SYSNOISE软件；噪声分析中图分类号：TB532，TH122文献标识码：A文章编号：1672–7304(2011)01–0041–04Noise Analysis of Elastic Structure based on ANSYS and SYSNOISELI Shun, XIONG Yong-gang（College of Mechanics, Hunan University of Technology, Zhuzhou, Hunan 412008, China）Abstract: In the course of the noise analysis on the elastic structure, the acoustic volume of the structural surface is difficult to solve and its topography that requires optimization usually. Each point’s radiated sound field will be calculated in acoustic software of SYSNOISE. It is suggested that vibration displacement response obtained by ANSYS were taken as boundary condition of SYSNOISE, which can achieve accurate acoustic volume of the structure. And according to the noise distribution can optimize structure by ANSYS. The method is verified by the example.Key words: Elastic structures; ANSYS; SYSNOISE; noise prediction随着人们生活水平的提高，噪声污染越来越严重，特别是中、低频噪声倍受关注．弹性结构设计过程中，一般在满足强度等要求的同时往往还需考虑噪声的大小，需对结构进行噪声分析．大多数工程实际问题中，结构振动引起的声辐射无法用解析解的形式求解，利用各种数值方法求解结构振动声辐射成为人们解决这类问题的主要方法[1]．结构振动的噪声预测方法有很多，如有限元法(FEM)、边界元法（BEM）、Rayleigh积分法、无限元法（Infinite Element Method-IEM）、统计能量法（Statistics Energy Analysis-SEA）、能量有限元法(Energy Finite Element Method-EFEM)等．LMS公司的边界元声学分析软件SYSNOISE 具有声学预测功能，可以计算模型的声压、声强、声功率及辐射效率等声学量．有限元分析软件ANSYS具有SYSNOISE没有的有限元和边界元网格生成前处理功能，能够比较迅速的建立模型，并且可以对结构振动进行仿真，计算得到响应数据．基于2个软件的各自优点，为了准确得到噪声计算结果，最好是结合使用ANSYS与SYSNOISE两个软件．利用有限元分析软件生成有限元和边界元网格，并对结构进行动态响应分析（瞬态分析或谱分析），输出所需结构的动态响应结果，然后把响应结果作为边界模型的边界条件，采用边界元法对结构进行了辐射噪声仿真分析[2-3]．1 ANSYS与SYSNOISE结合声学分析软件SYSNOISE中没有有限元和边界元网格生成前处理功能，要借助其它有限元前处理软件来生成，如以有限元技术为主的MSC/NASTRAN与ANSYS软件，其网格前处理、结构振动分析功能十分强大[4]．本文选择ANSYS 作为前处理软件，对于ANSYS与SYSNOISE而言，首先利用ANSYS对结构进行动态响应分析，获取所需结构表面的响应结果以及结构表面的节点、单元数据，成生SYSNOISE可读取的文件（即.fre文件）．并利用ANSYS建立边界元模型，为了得到较高的精度，在划分网格时，有限元网格尺寸需大于4~6倍声波波长[5]，生成网格文件（.fre文件）．然后把这些文件导入SYSNOISE软件中，SYSNOISE调用网格文件作为边界元模型，收稿日期：2011-02-18基金项目：湖南省自然科学基金资助项目（09JJ6074）作者简介：李顺(1985-)，男，湖南邵阳人，硕士研究生，主要从事振动与噪声控制研究．湖 南 城 市 学 院 学 报（自然科学版）2011年第1期42调用响应结果文件作为边界条件，从而进行声学计算，得到所需要的各声学量，最后针对噪声计算结果，提出改进结构形貌的设计方案．2 ANSYS和SYSNOISE联合仿真方法与步骤2.1 ANSYS分析及输出网格文件与边界条件利用ANSYS对结构进行模态分析与动态响应分析，生成边界元网格文件、边界条件文件等(即.fre文件)．其基本过程如下：2.1.1 创建模型或导入ANSYS软件提供了丰富的建立模型的基本单元以及操作功能．如Keypoints、Lines、Areas、V olumes、Nodes、Elements等基本单元，Extrude、Booleans、Move/Modify、Copy、Reflect等基本操作．一般模型，可以直接在ANSYS中建立．对于比较复杂的模型可以在Pro/e、UG等软件中建好模型，然后通过接口直接导入ANSYS中对其进行有限元网格划分．2.1.2 模态分析模型分析是所有动态分析类型的最基础的内容，可以确定一个结构的固有频率和振型．固有频率和振型对控制结构振动和噪声有特别重要的意义，结构以某一阶模态振动时，其噪声频谱将出现一个峰值，若峰值过高，对整个结构辐射噪声的强度将产生较大影响，则设计者可以考虑根据该阶振动的形状采取相应的措施，以改变其固有频率，使结构的固有频率移向不易振动的区域．模态分析应尽量采用均匀的网格密度，网格密度直接影响计算结果的精度和计算规模的大小，为了获取比较合适的网格密度，应该比较多种不同的网格划分密度，并进行模态分析，而后取最佳网格尺寸[6]．2.1.3 动态响应分析及结果的提取结构动态响应分析是用来确定结构在随时间变化的载荷下的结构动力响应的方法，它用来分析随时间变化的位移、应变、应力以及力载荷下的结构响应．在此过程中需要施加约束条件、载荷、然后求出结果．这里的载荷可以是随时间变化的力、位移、速度、加速度载荷．通过响应分析得到了表面节点随时间变化的位移响应，利用APDL编写程序，获取表面节点响应，并将随时间变化的振动位移转化为随频率变化的振动位移，成生SYSNOISE可读取的边界条件文件．2.1.4 边界元模型的建立声学性能预测时只需要模型的外包络面网格．为了得到比较规范的边界元网格，提高边界元法的计算速度和精度，需对结构重生划分网格．首先利用ANSYS建立模型，对于非壳类结构，为获取模型外包络面可通过“Preprocessor-Modeling-Delete-V olumes Only”对实体模型进行“抽壳”，删除不参与计算的面，然后划分网格，使网格尺寸大于4~6倍声波波长．最后通过命令“cdwrite,all,name,cdb”成生SYSNOISE可读取的网格文件．注意“name”可自定义，节点坐标数据与单元的信息文件在进行响应分析前可用该命令生成．2.2 结构辐射噪声计算分析通过以上分析得到SYSNOISE软件所需的网格文件与边界条件文件，对结构进行噪声计算．SYSNOISE的计算过程包括以下几个步骤：2.2.1 建立分析模型采用SYSNOISE预测结构辐射噪声时，设置分析类型为BEM-Direct-Collocation-Node- Exterior-coupled-baffled-Asymptotic-Frequency来分析该结构的外部声学特性．2.2.2 建立边界模型导入网格模型文件、边界条件文件、节点坐标数据与单元信息文件，定义流体的材料属性(空气)．应该注意，计算有限元结果的网格与边界元模型网格存在差异，边界元模型节点的振动响应结果需要对有限元计算的结果进行插值计算．2.2.3 求解、查看分析结果分析求解、定义场点、计算场点结果．查看结果云纹图，绘制声功率级频谱等．场点网格也可以在ANSYS中生成，同样写成.fre文件，在SYSNOISE中通过“Geometry-Field Point-Mesh”导入其中．2.3 对结构形貌进行优化根据结构分析与声学特性的计算结果，找出结构辐射噪声的主要来源，有针对性的修改结构参数，提出修改方案，从而对结构形貌进行优化．3 ANSYS与SYSNOISE结合使用实例发动机结构中，对油底壳进行结构优化．根据油底壳的结构参数及材料属性建立有限元模型，如图1所示，所用材料弹性模量为2.1e11 Pa，李 顺等：基于ANSYS和SYSNOISE的弹性结构噪声分析第20卷43泊松比为0.3，密度为7 800 kg/m3．首先对模型进行模态分析，然后进行瞬态计算，得到了油底壳在螺栓处位移谱激励下的位移响应，作为辐射声场边界元分析的计算边界，定义场点，建立半径为1.45 m的半消声室模型，最后进行辐射声功率计算，得到辐射声功率频谱图如图2所示．图1 油底壳有限元模型图2 声功率频谱图由图2可知，声功率级在频率为900-1 200 Hz 之间最大，最高为97 dB(A)，说明在该频率段结构表面振动比较剧烈，声辐射效率高，减小此频率段的声功率级就是我们需要解决的问题．由于900-1 200 Hz频率间的声功率级比较大，所以我们需要了解固有频率的模态振型图，在该频率间的模态振型图如3所示．从模态振型图可以看出，油底壳的模态主要集中在底部以及前侧，比较容易被激起共振，所以油底壳表面辐射噪声较强的部位主要表现在模态集中处．因此需要对油底壳进行优化，以降低油底壳的表面辐射噪声．在底部和前侧面加工出凸槽以提高刚度，改进后有限元模型如4所示．图3 油底壳模态振型图图4 改进后油底壳有限元模型湖 南 城 市 学 院 学 报（自然科学版）2011年第1期44利用该模型，采用原位移谱激励在相同处，对模型进行瞬态分析，然后再进行辐射噪声计算，得到声功率频谱曲线如图5所示．图5 声功率频谱图由图2与图5比较可以看出，对结构形貌优化后模型的声功率级在整体上有明显的降低，大约降低5 dB(A)．该结果表明，对油底壳的优化达到了降低噪声的效果．4 结论本文就弹性结构噪声分析中，结构表面声学量如何准确的得到，提出将结构进行动态响应分析后得到的响应文件直接输入到声学分析软件中，利用SYSNOISE强大的噪声分析模块准确的得到结构辐射噪声声学量，并且利用两种软件的相互结合，有效的对弹性结构进行优化．参考文献：[1]李玉军. 柴油机结构噪声的预测及其优化控制的研究[D]. 武汉: 武汉理工大学, 2007: 10-18.[2]Zhang J H, Han J. CAE process to simulate and optimise engine noise and vibration[J]. Mechanical Systems and Signal Procssing, 2006, 20(6): 1400-1409.[3]Kang S C, Ih J G. On the accuracy of nearfield pressure predicted by the acoustic boundary element method[J]. Journal of Sound and Vibration, 2000, 233(2): 353-358.[4]梁兴雨, 舒歌群. 基于SYSNOISE的柴油机外声场模拟研究[J].内燃机程, 2008, 29(2): 37-41.[5]杨诚, 周科, 陈旭. 发动机壳体辐射噪声预测[J]. 江苏大学学报, 2010, 31(4): 393-396.[6]邓晓龙, 高虹这. 柴油机机体有限元建模及模态分析[J]. 三峡大学学报, 2005, 27(5): 426-429.（责任编校：曾伟）。
Taconis热声振荡的数值模拟研究的开题报告
Taconis热声振荡的数值模拟研究的开题报告一、研究背景声波作为一种传递能量的波动，具有在热力学系统中产生振荡的作用。
热声振荡指的是在有介质的热力学系统中，由于温度梯度的存在，声波在介质中反复传播而产生振荡现象。
热声振荡具有广泛的应用，例如热声制冷、声波泵、温度计等方面。
Taconis于1938年提出的热声振荡理论，被认为是热声振荡研究中的经典理论。
其理论中，声振荡的振幅、频率、阻尼等都与温度的分布有密切关联。
然而，热声振荡的复杂多变，理论模型难以精确描述实际的热声振荡现象。
目前，数值模拟成为了研究热声振荡的主要手段之一。
借助计算机模拟，可以更加深入地探究热声振荡的机理和规律。
而且，数值模拟可以对热声振荡系统进行仿真实验，提高实验效率和减少实验成本。
二、研究内容本文将基于Taconis理论，利用ANSYS软件进行热声振荡的数值模拟。
具体包括以下内容：1. 建立热声振荡模型。
根据Taconis理论，建立热声振荡的数学模型，确定温度分布、声场分布等相关参数。
2. 数值求解。
采用有限元方法，利用ANSYS软件对热声振荡模型进行数值求解。
通过数值仿真，得到模型中不同参数随时间的变化规律。
3. 计算分析。
根据数值仿真结果，深入分析热声振荡系统中各种参数变化的规律，探究声振荡的频率、振幅、阻尼等物理性质。
三、研究意义本文将建立和验证热声振荡的数学模型，可以更好地理解热声振荡现象的本质。
同时，通过数值模拟，可以对不同参数下热声振荡的特性进行分析，有助于深入探究其物理性质。
此外，基于数值模拟的研究，可以在实验前提高对热声振荡的认识，减少实验成本和效率。
四、研究方法1. 建立热声振荡模型，确定系统参数。
2. 使用ANSYS软件进行数值求解。
3. 对数值仿真结果进行分析；通过MATLAB分析计算得到的结果。
4. 编写开题报告，重点阐述论文的研究思路、方法和意义。
五、预期结果通过建立热声振荡的数学模型，利用ANSYS软件进行数值模拟，得到热声振荡随时间的变化规律。
基于SYSNOISE软件的船舶振动声学数值计算
仅供试用。
43卷 第4期(总第159期)中 国 造 船V o l.43 N o.4(Serial N o.159) 2002年12月SH IPBU I LD I N G O F CH I NA D ec.2002文章编号:100024882(2002)0420032207基于S Y SNO ISE软件的船舶振动声学数值计算杨德庆, 郑靖明, 王德禹, 金咸定(上海交通大学船舶与海洋工程学院,上海 200030)摘要探讨采用声学边界元法软件SYSNO ISE进行船舶振动声学数值计算的具体方法。
以某船为例,对船舶有限元分析模型的建模、船舶振动频响分析方法以及动力计算结果与声学边界元模型接口等具体步骤进行说明。
介绍了如何应用SYSNO ISE软件建立船舶三维边界元声学分析模型,并采用间接边界元法,对某船近场振动声学特性进行了计算分析。
关 键 词:振动;声学;边界元法中图分类号:U661.44 文献标识码:A (一) 前 言船舶结构振动声学分析,对于优化船舶结构声学设计、改善船舶工作性能和乘员生活环境,具有重要指导意义[1]。
由于声学计算的复杂性及计算方法和软件的匮乏,目前国内船舶设计领域还无法对全船模型进行声学计算分析。
本文介绍了作者利用、开发所引进的国外振动声学计算软件SYSNO ISE (5.3A版),对船舶振动声学数值计算问题所进行的探索工作内容。
(二) 振动声学问题计算分析的数值方法及软件复杂结构振动声辐射问题的分析方法主要有解析法和数值法两大类。
解析法适用于结构及边界几何形状较规则简单的问题,如球壳、无限长圆柱壳和椭球壳等,这类结构的表面形状多为正交坐标系的坐标面。
采用解析法求解复杂结构振动辐射声场特性参数是非常困难的,而采用数值法则可解决相对较复杂结构和复杂边界条件下的声学计算问题。
常见的数值方法有迁移矩阵法、有限元法、边界元法、有限元+边界元法和有限元+无限元法等。
其中有限元法和边界元法已成为研究三维任意复杂结构稳态声辐射特性和声振耦合机理的有利工具[2]。
基于SYSNOISE的建筑模板耦合振动及声辐射特性研究
ｏ ｔ ｒ ＹＳ ｓ ｆｗａ ｅ Ｓ ＮｏＩ Ｅ ｒ ｐ ｓ ｄ ｆ ｒａ ａ ｙ ｉ ｇ ｓ ｒ ｃ ｕ ａ ｍｏ ｅ 。ｖ ｂ ａ ｉｎ ｒ ｓ ｎ ｅ ａ ｄ ａ ｏ ｓ ｉｓ Ｓ ｉ ｐ ｏ ｏ ｅ ｏ ｎ ｌｓｎ ｔｕ ｔ ｒ ｌ ｄ ｓ ｉ ｒ ｔ ｅ ｐ ｓ ｎ ｃ ｕ ｔ ．Ｅｘ ｓ ｏ ｏ ｃ — ａ ｐ ｅ ｆｔ ｅ ｖ ｂ ａ ａ ｏ ｓ ｉ ｎ ｌｓｓｏ ｌ ｉ— ａ ｅ ｏ ｕ ｉ ｒ ｓｒ ｃｕ ａ ｅ ｌ ｅ ａ ｅ ｇ ｖ ｎ ｔ ｂ ｍ ｌｓｏ ｈ ｉ ｒ ． ｃ ｕ ｔｃａ ａ ｙ ｉ ｆａ ｆ ｄ ｌ ｄ ｄ ｃ ｌ ｍｎ ｆ ｍ ｔｕ ｔ ｒ ｌ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｅ ｏ ｏ — ｕ ｏ ｏ ｔ ｔ
Ｓ ｓ ｏ ｓ － ａ ｅ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅＣｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆＣｏ ｐｌｄ ｙ ｎ ｉｅ ｂ ｓ ｄ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓｏ ｕ ｅ
Ｖｉ ｒ ｔｏ ｎｄ Ａｃ ｕ ｔｃ Ｒａ ｉ ｔｏ ｆ ａ Ｓ ｒ ｃ ｕ ａ ｐｌ ｔ ｂ ａ ｉ ｎ ａ ｏ ｓ ｉ ｄ ａ ｉ ｎ ｏ ｔ ｕ ｔ ｒ ｌＴｅ ａｅ
基于SYSNOISE的高速铁路声屏障降噪效果仿真分析的开题报告
基于SYSNOISE的高速铁路声屏障降噪效果仿真分析的开题报告一、研究背景和意义近年来，随着高速铁路建设的不断发展，高速铁路带来的噪声污染问题也日益突出，给沿线居民和环境带来了很大的影响。
因此，在高速铁路的建设中，如何有效地降低噪声污染，减少对环境的影响，成为了一个重要的研究课题。
声屏障是一种常用的降噪措施，通过将噪声源和受噪点之间隔离一定距离并设置隔音隔振设施来达到降噪的效果。
然而，声屏障的降噪效果与其结构形式、材料选择等因素有很大关系，需要进行针对性的设计和优化。
在声屏障的设计和评估过程中，利用声学仿真软件来模拟和分析不同声屏障结构对噪声衰减的影响是一种有效的手段。
SYSNOISE是一种常用的声学仿真软件，可以对复杂的空间声场进行三维模拟，对声源和接收声场进行分析和评估。
本研究主要基于SYSNOISE软件，对不同结构形式的声屏障的降噪效果进行仿真分析，旨在探索最优的声屏障设计方案，为高速铁路噪声污染控制提供参考。
二、研究内容和技术路线（一）研究内容1.建立高速铁路噪声模型利用SYSNOISE软件建立高速铁路噪声模型，模拟高速铁路在不同速度下的噪声特征。
2.声屏障设计与优化根据实际情况，针对不同的噪声源和受噪点，设计不同结构形式的声屏障，并优化结构和材料，探究最优的声屏障方案。
3.声屏障降噪效果仿真分析利用SYSNOISE软件对设计好的声屏障进行仿真分析，比较不同结构形式声屏障的降噪效果，验证声屏障的设计是否可行。
（二）技术路线1.高速铁路噪声模型构建使用SYSNOISE软件，采用有限元方法进行高速铁路噪声的三维建模，实现对不同速度下的噪声特征建模参数设置、网格划分、材料特性等过程。
2.声屏障设计与优化根据高速铁路噪声模型，结合实测数据，对不同噪声源和受噪点进行声屏障的设计方案并优化，包括声屏障的结构形式、高度、长度、材料等。
3.声屏障降噪效果仿真分析利用SYSNOISE软件对设计好的声屏障进行仿真，对降噪效果进行验证和比较，得出最优的声屏障设计方案。
国际著名振动和声软件系列介绍之一——LMS声学软件SYSNOISE
国际著名振动和声软件系列介绍之一——LMS声学软件
SYSNOISE
华宏星;沈荣瀛
【期刊名称】《噪声与振动控制》
【年(卷),期】1999(000)001
【摘要】无
【总页数】1页(P44)
【作者】华宏星;沈荣瀛
【作者单位】无
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于SYSNOISE软件的船舶振动声学数值计算 [J], 杨德庆;郑靖明;王德禹;金咸定
2.基于SYSNOISE软件的穿孔管消声器声学性能分析 [J], 黄冠鑫;闫兵;涂启养;桑帅军
3.2001年上海国际软件行业年会系列介绍 [J], 无
4.《“贸易通”全国外贸企业会计核算软件》系列谈(八) 介绍“贸易通”会计软件的几个新系统 [J],
5.“贸易通”全国外贸企业会计核算软件系列谈(十)——“贸易通”全国外贸企业会计核算软件系列介绍 [J],
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阻尼处理对水下弹性壳体振动声辐射影响分析
阻尼处理对水下弹性壳体振动声辐射影响分析
郝承智;王敏庆;胡卫强
【期刊名称】《噪声与振动控制》
【年(卷),期】2006(026)003
【摘要】利用有限元软件ANSYS和边界元软件SYSNOISE对水下弹性壳体在不同阻尼处理下受激振动与声辐射特性作了数值计算分析研究,讨论了粘弹性阻尼厚度及敷设方式对水下弹性壳体振动声辐射特性的影响,研究表明:阻尼处理可以有效的降低结构的辐射声功率,阻尼层的厚度不是越厚越好,要结合激励力的频谱特性和壳体的振动特性来选择合适的厚度,敷设方式内粘自由阻尼层要比外粘减振效果好.【总页数】4页(P49-51,54)
【作者】郝承智;王敏庆;胡卫强
【作者单位】西北工业大学,航海学院,西安,710072;西北工业大学,航海学院,西安,710072;西北工业大学,航海学院,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】O427;TB561
【相关文献】
1.纵桁对环肋圆柱壳体水下振动与声辐射的影响 [J], 王路才;周其斗;纪刚
2.基于相似理论对水下复杂壳体的振动和声辐射预报 [J], 王三德;杨德森;时胜国;张揽月
3.基于灰色理论的水下双层壳体振动与声辐射统计能量分析 [J], 缪旭弘;陶景桥;姚熊亮;杨娜娜
4.水下加筋圆柱壳体的振动与近场声辐射研究 [J], 姚熊亮;刘庆杰;翁强;刘文贺
5.水下加肋弹性壳体振动声辐射数值计算分析 [J], 郝承智;王敏庆;胡卫强
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基于SYSNOISE软件的薄板振动声辐射数值仿真研究
作者：刘先锋薛伟飞陈进
摘要：建立了薄板振动与声辐射的数学分析模型，利用SYSNOISE 计算出振动薄板的表面声压、场点声压和声辐射功率级。
研究了不同约束和不同激励点位置对薄板声辐射的影响，比较了加筋板与光板的声辐射功率，得到了一些抑制薄板结构振动和声辐射的方法，从而为汽车设计及其减振降噪提供了可靠的措施。
关键词：声辐射、SYSNOISE、声功率
1. 引言
车身壁板结构厚度小、质量轻，特别容易产生振动并且辐射噪声，因此计算汽车车身薄板受到外部激励时的振动和声辐射特性是十分必要的，然而在大多数工程实际问题中，结构振动引起的声辐射常常是无法用解析解的形式予以解决，SYSNOISE是国际著名振动和声学测试分析软件公司LMS（Leuven Measurement System International）研发的大型声学计算分析软件[1-3]，能快速地进行声学计算分析。
本文利用振动声学软件SYSNOISE，对不同约束和不同激励点位置条件下薄板声辐射进行研究，比较了加筋板与板的声辐射功率级，得到一些抑制薄板结构振动和声辐射的方法，从而为汽车车身设计及减振降噪提供了可靠的预报和措施。
2. 薄板结构振动和声辐射的理论
2.1 声辐射功率的计算
机械噪声大部分是由结构振动而辐射的，结构声辐射功率表示了声辐射系统向外辐射噪声的能力，它不仅与振动弹性物体固有的物理特性有关，还与激励力大小、频率以及辐射声环境有关[4]。
根据空气介质的连续条件，认为邻近振动表面一层的振动速度就是振动表面的速度。
振动表面任一点的振动速度为，如果振动表面为平面，设振动表面任意一点的振动声压为V (x,ω ) p( y,ω)，则由瑞利积分得
式中r 为表面上任意两点x 和y 之间的距离。
于是可以得到振动表面声强为
由表面声强就可以得到结构辐射功率为
3. 仿真研究
以受垂向激励的矩形金属薄板振动声辐射为例进行仿真计算。
板长2287mm，宽600mm，厚1.2mm，材料密度ρs = 7850 kg/m3 ，弹性模量E = 2.1×1011 N m2 ，泊松比μ = 0.3，空气密度ρ = 1.21kg/m3 ，空气中
声速c = 343m/s。
加强筋与薄板材料相同。
考虑到在实际工程中，薄板受到正弦激励是不常见的，因此选择随机激励，激励的方向垂直于薄板表面，激励带宽为50～1000Hz。
将ANSYS 生成的薄板网格模型导入到SYSNOISE 软件中，在薄板激励位置加上随机激励，进行各种薄板表面声压和空间场点声辐射声压及其声辐射功率的计算。
3.1 不同边界约束条件对声辐射的影响
在同样的随机激励下，分别计算薄板在简支边界约束和固支边界约束条件下的声辐射情况。
图1 分别为简支和固支状态下薄板在随机激励下的表面声压和空间平面场点的声压。
图2 为不同边界约束条件下声辐射功率级的比较。
图 1 简支（左）和固支（右）状态下薄板在随机激励下的表面声压和空间平面场点的声压比较图
图 2 简支（左）和固支（右）状态下薄板声辐射功率级比较图
表 1 不同约束状态下光板声学计算
从表1 可以得出：与简支相比，固支约束薄板能降低薄板噪声辐射能力。
3.2 不同激励点位置对声辐射的影响
图3 为分别在薄板P1(0.16,0.56)、P2(0.16,0.1.12)、P3(0.28,0.56)和P4(0.28,1.12)四点
对薄板随机激励下的声辐射比较图。
从图3 可知在不同位置同样的激励下，薄板表面声压最大值和空间平面场点的最大声压值是不同的，难以评价激励点位置对薄板声辐射能力的影响情况。
但从图4 的薄板表面声功率的比较图上看，尽管激励点位置不同，但是对于同一薄板，其辐射的声功率几乎是不变的。
也就是说，同一薄板其声辐射功率不受激励点位置改变而改变。
这也就是后面对对加筋薄板进行声辐射能力评价时用声辐射功率为主、声压为辅进行评价的主要原因。
图 3 不同位置激励下薄板的表面声压和空间平面场点的声压比较图
图 4 不同位置激励下薄板声辐射功率级比较图
3.3 加筋对薄板声辐射的影响
给薄板布置加强筋后，同样在中心点P (0.28,1.12)进行随机激励，图5 为加筋薄板与光板表面声压和空间平面场点声压比较图。
从图5 很容易看出：加筋后的薄板其表面声压最大值和空间平面场点的最大声压值都远远小于光板的声压。
图6 是不同加筋薄板与光板表面辐射功率级的比较图，从图6 非常清楚地看到：加筋后的表面辐射声功率小于光板的，这主要是因为加筋后薄板刚度提高，抗振性增强，从而抑制了噪声辐射。
通过这个仿真，得出加筋薄板辐射噪声能力比光板小，但是何种加筋方式能相对最有效地降低薄板噪声辐射，限于文章篇幅，这里就不展开讨论了。
图 5 不同加筋薄板表面声压和空间平面场点的声压比较图
图 6 加筋板与光板声辐射功率级比较图
4. 结论
本文利用声振软件SYSNOISE 对振动薄板进行了声辐射研究与分析，计算了在不同状态下薄板的表面声压、场点声压和声辐射功率。
数值计算结果表明：边界约束对薄板的声辐射能力产生影响，固支约束比简支约束的声辐射功率小；对于光板，激励点位置对声压的影响比较大，对声辐射功率影响不大；加上加强筋的薄板其辐射噪声能力比光板辐射噪声的能力小得多。
参考文献
1) SYSNOISE5.5 user manual
2) 华宏星, 沈荣瀛. 国际著名振动与声软件系列介绍之一LMS 声学软件SYSNOISE. 噪声与振动控制.1999,1:44-46
3) 杨德庆, 郑靖明, 王德禹等. 基于SYSNOISE 软件的船舶振动声学数值计算. 中国造船. 2002,43(4):32-37
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