基于BEM的发动机油底壳表面辐射噪声预测.pdf

第39卷第2期
小型内燃机与摩托车
ol. 39 No. 2
2010年4月
SMALL INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND MOTORCYCLE
Apr.2010
?振动?噪声
基于BEM的发动机油底壳表面辐射噪声预测
宋松松杨东徽娄宗勇李小泉
(1-承德石油高等专科学校汽车系河北承德067000
2ー天津一汽夏利汽车股份公司产品开发中心)
摘要:在发动机油底壳动态特性分析的基础上,采用BEM(边界元法)对油底売表面进行了噪声预
测。在预测的过程中发现中部底板产生最大激励响应。通过预测结果与实验结果比较,表明采用边
界元法预测结构表面的辐射噪声,具有较高可靠性,而且润滑油的耦合作用对油底壳声功率级的影
响不可忽略。
关键词:边界元法动态特性分析噪声预测耦合作用
中图分类号:TK421.6文献标识码:A文章编号:1671-0630(2010)02-0082-03
Research on Prediction of Surface Radiated Noise
for Engine Oil Pan Based on BEM
Song Songsong,Yang Donghui*, Lou Zongyong', Li Xiaoquan
I -Chengde Petroleum College(Chengde, Hebei, 07000, China)2-tianjin Faw Xiali Automobile Co., Ltd
Abstract BEM is used in SYSNNOSE software to predict the engine oil pan surface radiated noise based on
the dynamic characteristic analysis. The results testify that its credible to predict the structure surface radiated
noise based on BEM, and the effect of the fluid-solid interaction on oil pan sound power level is not negli-
gible
Keywords: BEM, Dynamic characteristic analysis, Prediction of radiation noise
引言
当考虑润滑油的耦合作用时,建立了油底壳与润
在发动机表面辐射噪声中,油底壳的辐射噪声约滑油有限元耦合模型如图2所示,建立润滑油模型时
占总辐射噪声的20%左右。因此,就该处薄壁件辐射采用ud0单元,耦合模型共划分37529个节点、
噪声的研究对发动机整体辐射噪声影响重大。本文将59467个单元。
基于边界元法研究有润滑油耦合作用时的发动机油底
动态响应分析的目的是研究结构表面的频率响应
壳表面辐射噪声,并与实验结果比较结果表明这种方特性,发动机机体对油底壳的激励力可认为均匀等辐
法对发动机油底壳表面辐射噪声的预测准确。
值地施加在油底壳耦令模型的上顶面。
1油底壳动力学分析的有限元法
在 ANSYS环境中,谐响应分析结果以频率响应
目前基于有限元法的结构动态特性分析,已经获曲线来表示,绘制频率响应曲线要先选取结构外表面
得广泛地应用。
上典型的节点,然后再绘制各测量节点的变化曲线。
在 ANSYS中采用da3单元建立了油底売的有测量节点置选择的原则是结构振动响应变形较大区
限元模型,共35076个节点、34564个单元。
域,选取其上具有代表性的节点。采用示意图1的方
作者简介:宋松松(1982-),女,助教,研究方向为汽车发动机仿真技术。
万方数据
第2期
宋松松等:基于BEM的发动机油底壳表面辐射噪声顶测
式标示出1至10处的测量节点选取位置。在位于中拉斯算子,它在不同的坐标系里具有不同的形式,在直
部底板的5处标识的两处节点有相同的响应峰值,将
角坐标系,2=,2
油底壳向外场声辐射
只测量其中的一点。
ax dy dz
问题的边界条件为给定表面法向速度,则有:
式中i表示矢量方向,其他参数与上面相同。
利用格林函数(Q,P)=e"/R可以得到Helm
oltz积分方程:
C(P)p(P)=[G(Q,P)ッ以(Q)-c(Q.P
p(Q)ds(Q)
式中R=1Q-Pl;Q-油底壳表面上的点;P
图1测量节点示意图
辐射声场中的点;C(P)-取决于P点在声场中位置
计算中频率设为50Hz~1000Hz,子步数为20,每
的量。
50Hz计算一次,采用 ANSYS将自动设定合适的频率
对于光滑表面s,当P点在辐射体内时,C(P)=
计算间隔;采用完全法求解,求解完成后,在POST26;当P点是位于辐射体表面上的非奇异点时,C(P
中做后处理,各测量点取沿X方向分量,其谐响应分
=2m;当P点在辐射外声场而不在辐射源内部时C
析结果如图2所示,其中2UX至11UX分别对应与测
(P)=4。对辐射表面的 Helmholtz积分方程离散化
量节点1至10的X方向位移幅值。
后,可以得到边界元求解方程:
通过求解该边界元方程可以得到边界面上的声压
6.4
值,代人方程(3)可以得到声场中任一点的声压值。
基于上述理论,在 SYSNOISE环境中建立了油底
壳的边界元耦合模型,如图3所示。
3.2
0.8
01002003004005006007008009001000
图2各测量节点频率响应曲线图
所施加的简诺激励采用幅值Fz=5N、Fx=Fy=
0,考虑到油底壳辐射噪声主要集中在中低频率,频率
图3耦合边界元模型图
变化取50Hz~1000Hz。油底壳上顶面只约束X、Y方
将油底壳有限元动态特性分析的结果做为边界条
向转动自由度,即ROTX=ROTY=0。
件,施加在该边界元模型上。计算得到该耦合模型的
由图2可知,在激励频率f=430HBz时,该耦合模声功率级,并与无润滑油作用时的声功率级作比较,如
型将在节点标识位置5处产生最大激励响应,此时结
图4所示
构的最大振幅A=7.1mm,最小应力SMN=66.3kPa
比较两种情况下的计算结果可知,润滑油的耦合
最大应力SMX=208kPa,未达到材料疲劳极限。
吸能作用,将大大降低油底壳的外场辐射声功率。无
2油底壳辐射噪声预测的边界元法
润滑油时A计权声功率级为110.4dB,有润滑油时A
油底壳的结构振动在空气中产生的辐射声压满足计权声功率级为84.3dB,可见,基于边界元模型的发
Helmholtz方程。
动机油底壳辐射噪声的分析应考虑到润滑油耦合作用
マ2P+2P=0
的影响。
式中pー声压;kー声波数,k=o/c;V2ー为拉普
万方数据