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内燃轨道工程车辆噪声仿真方法探讨
汇报人：
2024-01-24
引言
内燃轨道工程车辆噪声来源分析
仿真方法与技术概述
内燃轨道工程车辆噪声仿真模型建立
仿真结果分析与优化建议
结论与展望
引言
国内研究主要集中在内燃机本身的噪声源识别和控制方面，对于整车噪声的仿真研究相对较少。
国外在内燃轨道工程车辆噪声仿真方面取得了一定成果，但针对特定车型和工况的仿真方法仍需进一步完善。
目前，国内外对于内燃轨道工程车辆噪声仿真方法的研究尚处于起步阶段，具有较大的研究空间和应用前景。
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内燃轨道工程车辆噪声来源分析
燃烧噪声
由气缸内周期性变化的压力作用而产生的，与发动机的燃烧方式和燃烧室的结构形式有关。
机械噪声
发动机工作时各运动件之间以及运动件与固定件之间周期性变化的机械运动而产生的，如活塞敲击声、气门机构声、正时齿轮声等。
空气动力噪声
发动机进、排气过程中气体流动和涡流产生的噪声，如进气噪声、排气噪声和风扇噪声等。
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变速器、驱动桥等齿轮传动部件在啮合过程中产生的周期性冲击和摩擦而产生的噪声。
齿轮啮合噪声
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传动系统各部件中轴承的运转而产生的噪声，如滚动轴承的滚珠与内外圈滚道之间的摩擦和撞击声。
轴承噪声
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传动系统中油泵和油压调节器工作时产生的流体动力噪声。
油泵和油压调节器噪声
空气滤清器、进气管等进气系统部件在进气过程中产生的涡流和气流冲击而产生的噪声。
排气门开启时，高温高压废气瞬间从排气门冲出，产生强烈的排气噪声。同时，废气在排气管内高速流动时也会产生涡流和气流冲击噪声。
进气噪声
排气噪声
仿真方法与技术概述
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基于结构力学原理，将连续体离散化为有限个单元，通过求解单元节点位移和内力，得到整体结构的响应。
适用于复杂结构和多种材料属性的噪声仿真，可精确模拟结构振动和声辐射。
有限元法计算量大，对计算机性能要求较高，且对于高频噪声仿真存在局限性。
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将求解域边界离散化为有限个单元，通过求解边界上的声压或质点振速，得到声场中的声压分布。
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适用于开放和封闭空间的声场仿真，计算效率较高，特别适用于远场噪声预测。
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边界元法对模型简化和网格划分要求较高，对于复杂结构和多种材料属性的仿真精度有限。
基于统计物理学原理，将系统划分为多个子系统，通过求解子系统间的能量流平衡方程，得到系统的声振响应。
适用于中高频噪声仿真和系统级噪声控制优化，可快速评估不同设计方案对噪声的影响。
统计能量分析法对于低频噪声仿真精度较低，且无法精确模拟局部结构的声辐射特性。
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内燃轨道工程车辆噪声仿真模型建立
为各部件定义相应的材料属性，如密度、弹性模量、泊松比等，以反映实际情况下的结构特性。
材料属性定义
根据车辆设计图纸和实测数据，利用CAD软件建立车辆的三维几何模型，包括车体、车架、发动机、传动系统、排气系统等主要部件。
建立车辆三维几何模型
将三维几何模型导入有限元分析软件，进行网格划分，建立车辆结构的有限元模型。根据实际需要，可选择适当的单元类型和网格密度。
有限元模型建立
根据实际情况，为车辆结构模型设置合适的约束条件，如固定约束、弹性支撑等，以模拟车辆在实际运行过程中的受力情况。
约束条件设置
根据内燃机的工作原理和实测数据，为车辆结构模型加载相应的激励，如发动机振动、排气系统振动等。同时，考虑不同工况下的激励变化。
激励加载
模型验证
利用实测数据对仿真模型进行验证，包括噪声级别、频谱特性等方面的对比。通过对比分析，评估模型的准确性和可靠性。
模型修正
根据验证结果，对仿真模型进行必要的修正和改进。这可能涉及调整结构参数、声学参数、边界条件等方面，以提高模型的仿真精度和预测能力。
仿真结果分析与优化建议
声波传播动画
利用声波传播动画，可以模拟声波在空气中的传播过程，帮助理解噪声的传播路径和影响范围。
频谱分析图
通过频谱分析图，可以展示噪声的频率成分和能量分布情况，有助于分析噪声的特性和来源。
声压级分布云图
通过绘制声压级分布云图，可以直观地展示车辆周围声场的空间分布情况，帮助识别噪声源的位置和强度。
发动机噪声
排气系统噪声
识别排气系统气流、冲击等产生的噪声，并分析其对总噪声的贡献量。
传动系统噪声
识别齿轮啮合、轴承旋转等产生的噪声，并分析其对总噪声的贡献量。
识别发动机燃烧、机械运动等产生的噪声，并分析其对总噪声的贡献量。
车体结构噪声
识别车体振动、空气动力等产生的噪声，并分析其对总噪声的贡献量。
发动机降噪措施
优化发动机燃烧过程、采用低噪声机械部件等，降低发动机噪声。
传动系统降噪措施
提高齿轮加工精度、采用低噪声轴承等，降低传动系统噪声。
排气系统降噪措施
改进排气消声器设计、优化气流通道等，降低排气系统噪声。
车体结构降噪措施
加强车体隔
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