船用中速柴油机结构振动与噪声的计算分析

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振动与噪声控制技术是船用柴油机的重要研究方向,随着柴油机强载度的不断提高,其产生的振动与噪声也越来越大,人们对柴油机振动与噪声控制的要求越来越严格,开展柴油机减振降噪技术研究具有重要的理论研究意义和实际工程应用价值。本文采用有限元与边界元相结合的方法,进行柴油机结构振动与噪声计算分析,研究工作和主要结论如下:   1.建立了柴油机的三维实体模型(含机体、曲轴、油底壳、配气机构和隔振器)。   2.用ADMAS建立了配气机构、曲柄连杆机构的多体动力学模型。对摇臂、曲轴进行柔性化处理,建立了配气机构和曲柄连杆机构的刚柔混合模型,对其进行了多体动力学分析,计算了柴油机主要激励力,确定了整机振动响应计算的边界条件。   3.建立隔振器、曲轴、机体、缸盖及整机的有限元网格模型,计算了主要部件及整机的自由模态(固有频率和振型),分析了其动态特性。进行了缸套的模态试验,验证了缸套有限元模型的正确性。   4.计算分析了柴油机整机振动响应,通过有限元模型中加载柴油机的主要激励力(气体力、气阀敲击力、活塞侧推力、曲轴轴承水平、垂直力)和定义边界条件,在时域和频域分析了柴油机的振动响应。计算了柴油机的振动烈度,并与振动测试结果比较,验证了模型的正确性。用频域振动响应分析了各频段的整机振动特性,得到了柴油机噪声分析的边界条件。   5.用有限元和直接边界元相结合的方法计算分析了柴油机表面噪声,建立了柴油机边界元模型,在频域范围内分析柴油机表面的声压和声强,试验验证了噪声预测结果的正确性。通过分析确定了影响柴油机噪声的主要频段和噪声源,为柴油机减振降噪结构优化奠定了技术基础。
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