本文關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)聲輻射仿真技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 內(nèi)燃機(jī) 結(jié)構(gòu)聲輻射 有限元法 邊界元法 等效映射

【摘要】：內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)聲輻射噪聲已成為制約內(nèi)燃機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要因素。若能在研發(fā)階段就能預(yù)測(cè)內(nèi)燃機(jī)聲輻射程度,并對(duì)其展開聲學(xué)優(yōu)化,將有利于提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在運(yùn)用有限元與邊界元耦合分析理論對(duì)內(nèi)燃機(jī)的振-聲特性進(jìn)行分析求解時(shí),往往存在有限元網(wǎng)格和聲學(xué)邊界元網(wǎng)格不一一對(duì)應(yīng),不能將有限元網(wǎng)格表面振動(dòng)數(shù)據(jù)直接賦值給聲學(xué)邊界元模型網(wǎng)格作為聲學(xué)邊界條件,需要定義兩種網(wǎng)格之間的等效映射關(guān)系,實(shí)現(xiàn)將結(jié)構(gòu)有限元分析數(shù)據(jù)等效映射到聲學(xué)網(wǎng)格上來(lái),然后聲學(xué)求解。因此,研究聲輻射預(yù)測(cè)中的FEM/BEM等效映射插值規(guī)律,對(duì)內(nèi)燃機(jī)的振-聲特性求解是十分重要的�？紤]到內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,本文將采用遞階分析層次法。首先從內(nèi)燃機(jī)表面常見(jiàn)的板式結(jié)構(gòu)著手,進(jìn)行板式結(jié)構(gòu)聲輻射預(yù)測(cè)中FEM/BEM等效映射插值規(guī)律研究,然后再將相關(guān)研究成果拓展應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)。主要完成了以下研究工作:(1)以板式結(jié)構(gòu)為例,在Abaqus中建立有限元網(wǎng)格模型,并對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析;通過(guò)對(duì)其施加簡(jiǎn)諧激勵(lì),基于模態(tài)振型疊加法進(jìn)行了結(jié)構(gòu)動(dòng)響應(yīng)分析,得到了結(jié)構(gòu)表面振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)及模態(tài)參與因子。(2)在LMS.Virtual Lab-Acoustic中通過(guò)直接提取結(jié)構(gòu)有限元表面網(wǎng)格作為聲學(xué)邊界元網(wǎng)格,并導(dǎo)入板式結(jié)構(gòu)表面動(dòng)響應(yīng)結(jié)果集,計(jì)算得出輻射聲功率級(jí)、聲壓級(jí)等主要聲學(xué)結(jié)果,并以此作為標(biāo)準(zhǔn),為后文存在等效映射數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移提供參考。(3)通過(guò)“粗化”處理得到聲學(xué)邊界元網(wǎng)格,建立了FEM/BEM的等效映射插值模型,基于反距離加權(quán)平均法原理,深入研究插值計(jì)算中所包含的鄰近節(jié)點(diǎn)的數(shù)目、所搜索結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的最大距離等對(duì)聲學(xué)預(yù)測(cè)精度的影響規(guī)律,以保證滿足聲學(xué)分析精度要求。(4)針對(duì)內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作轉(zhuǎn)速范圍廣、工況多變的特點(diǎn),采用FEM/BEM聯(lián)合求解,運(yùn)用ATV技術(shù),基于板式結(jié)構(gòu)的FEM/BEM等效映射插值規(guī)律,進(jìn)行結(jié)構(gòu)聲輻射問(wèn)題快速求解,得到內(nèi)燃機(jī)在特定工況下的聲學(xué)物理量。
【關(guān)鍵詞】：內(nèi)燃機(jī) 結(jié)構(gòu)聲輻射 有限元法 邊界元法 等效映射
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK401
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 論文研究的背景和意義10-11
• 1.2 內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)聲輻射預(yù)測(cè)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展11-15
• 1.2.1 結(jié)構(gòu)聲輻射預(yù)測(cè)方法的研究概述11-12
• 1.2.2 內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)聲輻射預(yù)測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)聲輻射預(yù)測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀分析14-15
• 1.3 技術(shù)路線和實(shí)施方案15-16
• 1.4 本文的主要工作內(nèi)容16-18
• 2 聲輻射基本理論及求解方法18-30
• 2.1 聲學(xué)波動(dòng)方程18-21
• 2.1.1 聲波運(yùn)動(dòng)方程18-20
• 2.1.2 聲波連續(xù)性方程20
• 2.1.3 聲波物態(tài)方程20-21
• 2.1.4 聲波波動(dòng)方程21
• 2.2 聲學(xué)物理量21-23
• 2.2.1 聲功率和聲強(qiáng)21-22
• 2.2.2 聲級(jí)22-23
• 2.3 結(jié)構(gòu)振動(dòng)聲輻射問(wèn)題的理論模型23-27
• 2.3.1 在時(shí)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)聲輻射模型23-25
• 2.3.2 在頻域內(nèi)的結(jié)構(gòu)聲輻射模型25-27
• 2.4 聲學(xué)邊界元理論求解結(jié)構(gòu)聲輻射27-29
• 2.4.1 結(jié)構(gòu)聲輻射問(wèn)題數(shù)值解法的選擇27
• 2.4.2 BEM方法的求解過(guò)程27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 3 基于FEM/BEM的板式結(jié)構(gòu)聲輻射預(yù)測(cè)計(jì)算30-49
• 3.1 基于模態(tài)的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性分析理論30-34
• 3.1.1 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析的有限元法30-31
• 3.1.2 結(jié)構(gòu)振動(dòng)模態(tài)及動(dòng)響應(yīng)分析理論31-34
• 3.2 聲學(xué)邊界元模型的建立34-35
• 3.3 結(jié)構(gòu)FEM振動(dòng)響應(yīng)向聲學(xué)BEM模型的等效插值映射35-37
• 3.4 基于FEM/BEM等效映射的平板結(jié)構(gòu)聲輻射預(yù)測(cè)分析37-44
• 3.4.1 平板結(jié)構(gòu)的有限元分析求解38-41
• 3.4.2 平板結(jié)構(gòu)的聲學(xué)響應(yīng)求解41-44
• 3.5 板式形狀對(duì)板式結(jié)構(gòu)聲輻射特性的影響44-48
• 3.5.1 不同板式結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析45-46
• 3.5.2 不同板式結(jié)構(gòu)的聲輻射特性分析46-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 4 板式結(jié)構(gòu)等效映射算法研究及應(yīng)用49-63
• 4.1 等效映射算法原理49-51
• 4.2 臨近節(jié)點(diǎn)數(shù)目對(duì)等效映射插值精度的影響分析51-56
• 4.2.1 臨近節(jié)點(diǎn)數(shù)目對(duì)普通平板結(jié)構(gòu)插值精度的影響分析51-54
• 4.2.2 臨近節(jié)點(diǎn)數(shù)目對(duì)不同板式結(jié)構(gòu)插值精度的影響分析54-56
• 4.3 搜索結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的距離對(duì)等效映射插值精度的影響分析56-60
• 4.3.1 搜索結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)距離對(duì)平板結(jié)構(gòu)等效映射插值精度影響分析56-58
• 4.3.2 搜索結(jié)構(gòu)距離對(duì)不同板式結(jié)構(gòu)等效映射插值精度影響58-60
• 4.4 距離的冪對(duì)等效映射插值精度的影響分析60-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 5 等效映射插值算法在內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)輻射噪聲預(yù)測(cè)分析中的應(yīng)用63-74
• 5.1 基于ATV概念的FEM/BEM耦合求解技術(shù)63-66
• 5.1.1 ATV的概念63-64
• 5.1.2 應(yīng)用ATV技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)聲輻射求解64-65
• 5.1.3 應(yīng)用ATV技術(shù)求解內(nèi)燃機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)聲輻射65-66
• 5.2 內(nèi)燃機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析66-68
• 5.3 內(nèi)燃機(jī)整機(jī)聲學(xué)邊界元模型及外場(chǎng)域點(diǎn)模型的建立68-69
• 5.3.1 內(nèi)燃機(jī)整機(jī)邊界元網(wǎng)格模型的建立68-69
• 5.3.2 外場(chǎng)域點(diǎn)網(wǎng)格模型建立69
• 5.4 基于ATV的內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)聲輻射預(yù)測(cè)69-72
• 5.4.1 ATV計(jì)算70
• 5.4.2 基于FEM/BEM等效映射算法的內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)聲輻射計(jì)算70-72
• 5.5 本章小結(jié)72-74
• 6 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 總結(jié)74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-81
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果81-82
• 致謝82-83

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