文档介绍：基于 LMS Acoustics 的发动机结构噪声预测 2006 LMS 首届用户大会论文集
基于 LMS Acoustics 的发动机结构噪声预测
邓晓龙李修蓬
(奇瑞汽车工程研究院动力总成开发部,芜湖,241009)
摘要:在发动机设计阶段就进行发动机结构噪声预测,并在此基础上进行噪声最优化控制,是提升发动机的 NVH 性能的
根本手段。在对发动机进行动力学分析、结构响应振动计算后,采用 LMS Virtual Lab/Acoustic 软件进行了发动机结构噪
声预测。
关键词:发动机; 噪声预测;
1 前言
随着我国汽车自主创新的不断深入,从设计阶段开始就同步进行计算机仿真成为发动机开发的基本
需求。CAE 技术的大量应用,降低了发动机开发的成本,缩短了开发周期,提升了产品性能。
汽车的 NVH(Noise,Vibration and Harshness;噪声、振动与舒适性)性能日益受到重视,发动机是
汽车最主要的振动及噪声源,在发动机的设计阶段就深入进行振动噪声性能的预测与优化,是发动机自
主研发过程中非常重要的一项工作。
国内外研究人员对发动机结构噪声的预测做了大量的研究工作,中低频的结构噪声预测方法已经趋
于成熟。出现了一些可进行噪声预测的商业软件,如 LMS 公司的 Virtual Lab/Acoustic 等。
结构振动响应与辐射噪声之间的关系非常复杂,目前根据强迫振动响应计算辐射噪声的计算方法主
要有平板理想化法、有限元法和边界元法等[1]。噪声预测技术
的发展,使得发动机在设计阶段进行噪声评价成为可能。各部件有限元模型
本文建立了发动机主要部件的有限元模型,通过
AVL/EXCITE 软件,进行了动力学分析,施加发动机的主要激
励后,用 MSC/NASTRAN 计算发动机的振动响应,最后采用子结构模态提取
Virtual Lab/Acoustic 进行噪声预测。
2 结构噪声预测理论
子结构模态综合激励
发动机结构噪声预测流程
进行发动机结构噪声预测,需要进行大量的研究工作。图
1 为发动机结构噪声预测的基本流程。振动响应
发动机结构强迫振动响应
在计算强迫振动响应时,假设发动机受到随时间变化的激
励力的作用,系统为线弹性振动。简谐激励力作用下的结构动噪声预测
力方程为
&&& =++ tFKuuCuM )( , (1) 图 1 发动机辐射噪声预测流程
式中,M 为质量阵;C 为阻尼阵;K 为刚度阵;u 为位移向量; u& 为速度向量;u&& 为加速度向量。
辐射噪声边界元计算模型
简谐激励力作用下结构振动在外部流体介质中产生的辐射声压 p 满足 Helmholtz 方程
22
pkp =+∇ 0 ,式中,p 表示声压,k 为声波数,k=ω/c,ω为激励圆频率,c 为介质中的声速,取 343m/s。
振动结构外场声辐射问题为Neumman问题,即给定表面法向速度∂p /i∂=nωρvn ,式中,ρ为介质
基于 LMS Acoustics 的发动机结构噪声预测 2006 LMS 首届用户大会论文集
(空气)密度,vn