本文關(guān)鍵詞：船舶排氣系統(tǒng)的性能分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：船舶排氣系統(tǒng)直接影響到全船的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性,船舶噪聲不僅影響船上人員的健康,而且還會(huì)引起船上設(shè)備疲勞損壞,并且降低船舶的使用年限。船舶的主要輻射聲源是主機(jī)噪聲,主機(jī)的最大噪聲源來(lái)自排氣噪聲,當(dāng)前采取的主要措施是在排氣系統(tǒng)中安裝消聲器來(lái)控制排氣噪聲。在排氣系統(tǒng)中安裝消聲器,會(huì)使系統(tǒng)壓力損失增大,造成柴油機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的下降。因此,對(duì)排氣系統(tǒng)聲學(xué)性能與氣體動(dòng)力性能研究就非常重要。早期的船舶消聲器研究主要靠實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)公式相結(jié)合,設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)成本高,并且傳統(tǒng)的一維平面波理論以及用傳遞矩陣的算法具有較大誤差。隨著計(jì)算科學(xué)的發(fā)展,運(yùn)用專業(yè)軟件對(duì)消聲器進(jìn)行三維數(shù)值計(jì)算具有良好的優(yōu)勢(shì),是排氣系統(tǒng)分析以及消聲器結(jié)構(gòu)優(yōu)化的可靠方法。本文在詳細(xì)研究氣動(dòng)噪聲的聲學(xué)理論和流體動(dòng)力學(xué)的前提下,以某實(shí)船主機(jī)排氣系統(tǒng)為研究對(duì)象,分別建立了聲學(xué)和流場(chǎng)有限元計(jì)算模型,應(yīng)用聲學(xué)分析軟件LMS Virtual.Lab及計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT仿真計(jì)算了傳遞損失和壓力損失,得到了其消聲器聲壓分布、壓力和流速分布情況。分別對(duì)排氣系統(tǒng)的排氣出口噪聲和壓力損失進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量,試驗(yàn)數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果相對(duì)一致,證明了數(shù)值計(jì)算的有效性,并且對(duì)原排氣系統(tǒng)的消聲特性和空氣動(dòng)力性能進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià),傳遞損失曲線看出在大部分頻率消聲效果不理想,對(duì)原有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理處提出切實(shí)的三種改進(jìn)方案,對(duì)改進(jìn)后的消聲器進(jìn)行模擬仿真,結(jié)果表明改進(jìn)后的消聲器在較寬頻帶的消聲效果有所改善,并且排氣系統(tǒng)壓力損失在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),為船舶排氣系統(tǒng)的性能設(shè)計(jì)提供了重要指導(dǎo)意義和實(shí)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：排氣系統(tǒng) 消聲器 聲學(xué)性能 空氣動(dòng)力性能 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U664.81
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 引言10-16
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 排氣系統(tǒng)消聲器研究11-12
• 1.2.2 排氣噪聲的構(gòu)成12-14
• 1.2.3 排氣噪聲的影響因素14
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容14-15
• 1.4 仿真軟件介紹15-16
• 1.4.1 LMS Virtual.Lab軟件介紹15
• 1.4.2 FLUENT軟件介紹15-16
• 第2章 排氣系統(tǒng)理論基礎(chǔ)16-29
• 2.1 氣動(dòng)聲學(xué)基礎(chǔ)16-22
• 2.1.1 聲學(xué)基本概念16-17
• 2.1.2 聲源分類及聲波性質(zhì)17-19
• 2.1.3 聲波方程19-21
• 2.1.4 聲學(xué)有限元法及其基本思想21-22
• 2.2 計(jì)算流體力學(xué)理論基礎(chǔ)22-25
• 2.2.1 計(jì)算流體力學(xué)基本方程22-24
• 2.2.2 有限體積法及其基本思想24-25
• 2.2.3 網(wǎng)格生成方法25
• 2.3 消聲器消聲原理和分類25-26
• 2.4 消聲器性能評(píng)價(jià)26-28
• 2.4.1 聲學(xué)性能26-27
• 2.4.2 空氣動(dòng)力性能27-28
• 2.4.3 氣流再生噪聲性能28
• 2.4.4 結(jié)構(gòu)性能28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 排氣系統(tǒng)性能分析29-40
• 3.1 排氣系統(tǒng)性能試驗(yàn)29-32
• 3.1.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>29
• 3.1.2 排氣系統(tǒng)壓力損失試驗(yàn)29
• 3.1.3 排氣系統(tǒng)噪聲試驗(yàn)29-32
• 3.2 排氣系統(tǒng)布置及消聲器結(jié)構(gòu)32-33
• 3.3 原排氣系統(tǒng)性能仿真分析33-39
• 3.3.1 聲學(xué)性能仿真分析33-35
• 3.3.2 空氣動(dòng)力性能仿真分析35-37
• 3.3.3 綜合性能評(píng)價(jià)37-38
• 3.3.4 排氣噪聲數(shù)據(jù)對(duì)比分析38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 排氣消聲器選型及優(yōu)化設(shè)計(jì)40-51
• 4.1 消聲器選型40-41
• 4.2 消聲器結(jié)構(gòu)優(yōu)化及仿真分析41-49
• 4.2.1 改進(jìn)方案A41-43
• 4.2.2 改進(jìn)方案B43-46
• 4.2.3 改進(jìn)方案C46-49
• 4.3 改進(jìn)方案綜合性能評(píng)價(jià)49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第5章 結(jié)論與展望51-53
• 5.1 結(jié)論51
• 5.2 展望51-53
• 致謝53-54
• 參考文獻(xiàn)54-56
• 在學(xué)期間的科研成果情況56

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