应用数值模型评估复合型材填充硬质泡沫的声学影响

车内噪声问题是机车设计中的一个关键因素，通常考虑使用声学处理的方式来增加关键部位的隔声性能。从设计成本考虑，增加的声学处理材料需要建立在确实能够增加结构声学性能的基础上。型材结构作为常用的机车车体结构，其隔声性能的好坏直接影响车内噪声水平。本文应用数值仿真方法研究中空型材增加硬质泡沫对整体结构声学特性的影响。基于模型从整体结构振动，辐射效率的角度分析在增加泡沫前后的变化，进而了解整个结构能量的传递过程，仿真分析与实际的测试结果保持一致。     

车辆型材结构的隔声性能优化研究

高速列车现在已经成为人们出行时相当重要的一种交通方式,但是随着列车速度的不断提升,控制车厢内噪声也变得越来越困难。车厢内的噪声不但会影响乘客乘坐的舒适度,严重情况下还会伤害乘客的健康。构成车厢的主要型材结构为双层且带有加筋夹层的铝合金板,对该结构的隔声性能进行优化,以求达到提高车厢整体的隔声性能,降低车厢内噪声的目的。根据典型车体型材结构建立三维几何模型,通过声学有限元方法分析其隔声量。以型材的隔声量作为评价其隔声性能的主要参数,基于列车噪声的特点将声辐射的频率范围限定为100 Hz～2 500 Hz,并且重点关注100 Hz～1 000 Hz频率范围内的隔声量。分析型材结构的尺寸,包括面板厚度、面板间距离、加筋粗细、加筋与面板间角度等对结构隔声量的影响。研究结果发现仅依靠改变尺寸结构对型材隔声量的优化是十分有限的,并且会极大影响结构的面密度或刚度,因此基于优化的型材结构,对蜂窝-型材结构进行声学有限元分析,结果显示优化后的蜂窝-型材结构具有更优异的隔声性能。研究成果可以为实际应用中对于车体型材结构的设计或隔声性能优化提供参考。     

乘用车车轮销轴声学灵敏度仿真与实验分析

为分析路面激励引起的车内结构噪声,建立整车结构有限元模型及流体声腔有限元模型;在车轮销轴处施加激励,仿真计算车内对销轴处的声学灵敏度。对仿真结果进行功率叠加,得到车内对销轴处的整体声学灵敏度。该整体声学灵敏度可作为分析路面激励引起的车内结构噪声的依据。在同等边界条件下,对有限元计算结果进行试实验验证。通过模态贡献量分析等方法分析车身结构、后悬架等对车轮销轴声学灵敏度的贡献;对0~200 Hz车内结构噪声处理提出相应的建议。     

碳纤维车体地铁列车车内噪声分析

碳纤维材料在减重、强度、可设计性等多个方面具有巨大优势,在轨道交通领域有很大的应用前景。针对国内一种新型碳纤维车体地铁列车,基于试验方法,对比分析碳纤维车体和铝型材车体的车内噪声差异、关键部件的声振特性差异;通过建立车内噪声仿真分析模型,分析碳纤维车体隔声和振动对车内噪声的影响,进而探讨碳纤维车体在轻量化和声学性能优化上的相关问题。研究结果表明:碳纤维车体的车内噪声比铝型材车体的车内噪声高1.6 dB(A);碳纤维车体地板的隔声量比铝型材地板低3 dB,振动加速度级比铝型材地板高3 dB;碳纤维车厢的车内噪声主要受到地板隔声影响;在碳纤维地板上增加5 mm隔声垫可使得其隔声量与铝型材地板相近,此时碳纤维车厢仍可减重20%,但车内噪声则和铝型材车体相当。相关研究成果可以为地铁列车的轻量化设计提供参考。     

防火墙总成特性对汽车声学包性能影响

防火墙总成包括防火墙钣金件、内外前围饰件组合而成。内前围是整车声学包中最主要的内饰件之一,主要用于隔绝和吸收发动机中高频噪声传递。内前围需要具有足够高的吸隔声性能,以隔绝发动机噪声的传递及减小车内混响时间。不同的内前围结构形式和材料特性会对其吸隔声性能起到重要的作用,防火墙过孔及内前围安装工艺特征会直接影响到内前围的吸隔声性能,其结果是质量大（理论上具有较高隔声性能）的内前围在实际状态下并不能起到好的效果。结合理论和仿真分析内前围不同结构形式、不同覆盖面积、不同泄漏水平对声学包性能的影响,并通过防火墙隔声量测试验证分析结果。该结论可为防火墙总成设计及整车声学包设计优化提供指导与参考。     

前围及过孔件隔声性能对整车噪声的影响分析

前围过孔件是贯穿发动机舱到车内的部件,其声学性能的设计与控制直接影响到车内噪声水平。过孔件与前围钣金及隔音垫共同决定了前围系统的隔声性能,是整车声学包开发过程中必须考虑到的因素。建立整车统计能量分析模型,对前围各过孔件进行贡献量分析,找出对车内噪声贡献较大的过孔,根据等传声原则对各过孔件和前围钣金及隔音垫的隔声进行设计优化,提出优化设计方案并进行验证。整车路试中,对线束、空调膨胀阀、离合器踏板过孔分别进行优化前后对比测试,不同状态的过孔件确实对车内噪声有较大影响;制作前围工装隔声窗,测试前围钣金及隔音垫和各过孔件的隔声,结合贡献量仿真分析,最终实现隔音垫和过孔件隔声性能的等传声设计,为新车型开发和制定过孔隔声目标提供指导方法。     

水下圆柱壳结构流噪声仿真及降噪技术研究

为探究圆柱壳结构横向来流时流噪声的产生机理和控制技术，对其高雷诺数下的流噪声进行数值仿真，并分析声学覆盖层对流噪声向壳内传播的阻抑作用。首先基于SSTk-ω 湍流模型对流场进行分析，并运用Lighthill 声类比理论构建流噪声数值计算模型，分析圆柱壳内外的声场特性，比较不同声学覆盖层圆柱壳内的声压级。结果表明：流噪声的峰值频率与流场的涡脱落频率一致，为低频噪声；聚氨酯弹性体、聚氨酯泡沫以及铅三种声学覆盖层，铅的吸隔声性能最好，且适当增加空气层对低频噪声的抑制效果更为明显。研究可为水下圆柱壳内流噪声降噪提供一定的指导。     

车用双墙系统声学性能试验与仿真研究

双墙系统是汽车声学中的常用结构,其结构中聚氨酯(Polyurethane,PU)泡沫材料的声学参数以及结构隔声性能的准确仿真建模是声学性能改善的关键。通过对车用聚氨酯(PU)多孔泡沫材料的部分声学参数的测量,并基于Biot理论反求其余参数,获得了满足仿真精度要求的完整声学参数。对双墙系统层间不贴合(Unbonded-Bonded,UB)和贴合(Boned-Bonded,BB)两种不同边界条件,进行了双墙系统隔声性能仿真建模,并将仿真结果与实测结果进行了对比,结果表明,除个别频段外,仿真计算结果与实测结果两者的误差在2 d B以内,且在实际常用的UB边界条件下,仿真与实测结果相符更好。研究所给出的仿真建模方法可有效用于汽车声学中双墙系统构件的声学性能设计和产品开发。     

基于声学黑洞的复合隔声结构声学特性研究及试验

声学黑洞(Acoustic Black Hole,ABH)能够实现声波的聚集,通过粘贴阻尼层将其聚集的能量耗散,可有效降低声学黑洞复合结构的振动和声波的传递。针对中低频段噪声,设计了声学黑洞复合隔声结构,建立了其隔声量计算模型。研究了声学黑洞复合隔声结构的黑洞数量、黏弹性阻尼层、声学黑洞半径等参数对隔声性能的影响。研究结果表明：在160~1 000 Hz频率范围内,ABH能明显增加复合隔声结构的隔声性能,其传递损失在1/3倍频程内增加了1.9 dB。文中的研究结果为复合隔声结构的设计提供了借鉴。     

直升机舱室声学超材料壁板的低频隔声性能分析

在直升机飞行过程中,旋翼、尾桨等噪声源在舱室内产生强烈的低频噪声,严重影响直升机的驾乘舒适性,长时间的噪声暴露会危及驾驶安全。直升机舱室常用的夹层壁板结构可有效隔绝中、高频噪声,但其低频隔声性能一般较弱。为有效降低直升机舱室内低频噪声,将局域共振型声学超材料与舱室夹层壁板结合,建立直升机舱室声学超材料壁板模型,采用有限元法分析平面波入射激励下声学超材料壁板的低频隔声性能,并探索局域振子质量、层间结构对隔声性能的影响规律。结果表明:相比敷设阻尼材料、布置动力吸振器等传统舱内降噪方法,声学超材料壁板能有效隔离低频噪声,形成380 Hz~620 Hz的宽低频带隙。增加局域振子质量可有效拓宽带隙宽度并增强带隙内声透射损失,增加纵向加强筋数目可增强结构整体刚度,使振动衰减。声学超材料内饰的引入可为解决直升机舱室低频噪声问题提供技术路线。     

APM车辆车内噪声仿真计算与优化分析

为研究自动旅客捷运（Automated Passenger Mover,APM）车辆车内噪声特性，建立FEM-SEA声学分析模型。通过现场测试的方法得到结构振动激励和空气声源激励，将之施加于声学分析模型中，得到APM车辆车内噪声仿真结果，并与实测噪声结果校核以验证模型准确性，通过声学参数灵敏度分析，得到对车内关键部位影响较大的声学参数，为APM车辆车内噪声优化提供指导。     

发动机进气系统声学性能动态灵敏度设计

发动机进气系统噪声是车辆最主要的噪声源之一,对车内噪声影响尤其显著。基于管道声学理论,提出了发动机进气系统噪声仿真方法——无源法;基于赫姆霍兹消声器的集中参数模型,提出了发动机进气系统声学性能动态灵敏度设计方法。应用"无源法",在不具备发动机仿真模型的情况下,仍然能进行进气系统声学性能动态灵敏度设计,通过仿真分析能够迅速准确地获得进气系统声学性能灵敏度设计信息,为进气系统声学性能优化提供依据。     

中低速磁悬浮列车车内噪声预测与分析

中低速磁悬浮列车的车内噪声对乘客的舒适性有很大影响,而关于中低速磁悬浮车内噪声特性仿真分析较少,有必要开展中低速磁悬浮列车车内噪声预测与分析。首先基于统计能量分析（SEA）对中低速磁悬浮列车进行车内噪声建模;然后,对仿真结果进行功率流分析,得到车内最大噪声出现的位置与显著频段;最后分别针对声源激励和车体隔声进行车内噪声灵敏度分析。结果表明：中低速磁悬浮列车车内最大噪声出现在客室中部和250 Hz～800 Hz频段内,这与车下声源分布有密切关系。地板隔声和受电靴-供电轨系统空气声源激励变化对车内噪声影响最为显著。通过统计能量分析和灵敏度分析对中低速磁悬浮车内噪声进行预测和分析,为我国中低速磁悬浮列车的低噪声设计提供有益参考。     

大尺寸薄膜型声学超材料复合结构低频宽带隔声性能研究EI北大核心CSCD

薄膜型声学超材料的提出与发展为使用轻薄结构有效解决低频噪声问题带来了希望。然而,受限于局域共振机理,单层的薄膜型声学超材料仅能够在极窄的频段范围内具备优异的低频隔声性能,很难满足舰船动力装备这类需要宽频段有效噪声的实际场景应用需求。通过将不同结构形式的多层薄膜型声学超材料进行复合,以期突破局域共振机理的窄带局限性,实现优异的低频宽带隔声性能。采用等效面密度概念,建立薄膜型声学超材料复合结构的隔声计算模型;基于双混响测试方法,开展多种复合方式的大尺寸薄膜型声学超材料复合结构的混响场激励隔声性能试验,验证隔声计算模型的有效性,比较并分析其低频宽带隔声性能。该研究工作为薄膜型声学超材料复合结构的隔声性能分析与实际工程应用提供一定参考价值。     

某特种车车内低频噪声分析与改进

针对某特种车车内噪声水平较高问题,建立车身结构与声固耦合有限元分析模型,并进行车身振动频响分析和车内声压响应分析;通过仿真结果与实车道路试验结果对比,验证车身结构和声固耦合有限元模型的有效性;利用耦合声学边界元法进行驾驶室内部声学特性研究,识别出不同工况的主要噪声频率;并对影响车内噪声的车身板件进行声学贡献分析,找到对车内声压贡献最大的板件;最后对声学贡献大的板件粘贴阻尼材料来对车内进行降噪,车内噪声得到较为明显改善。     

基于试验设计的发动机进气系统动态优化设计

发动机进气系统噪声是车辆最主要的噪声源之一,对车内噪声影响尤其显著.基于管道声学理论,提出了发动机进气系统噪声仿真方法--无源法;基于四分之一波长管的参数化模型,研究了发动机进气系统动态优化设计方法.应用"无源法",在不具备发动机仿真模型的情况下,通过进气系统声学性能DOE分析,利用响应面法对四分之一波长管的设计参数进行优化,为进气系统声学性能设计提供依据.     

高速列车车间连接处车内噪声特性研究

参考ISO 3381-2005标准，对运营中速度等级为300 km/h的某型高速列车进行车间连接处车内噪声测试，给出了车间连接处车内噪声的频谱特性及其空间分布规律。进而，基于球谐函数声场分解和重构的球形阵列声源识别原理，采用球形阵列声源识别系统，对车间连接处车内噪声进行声源识别，明确了车间连接处车内噪声的源强和分布特性。最后，参考TB 3094-2004标准，对典型的车间连接风挡结构进行隔声特性测试。综合上述测试结果，对车间连接处噪声的产生机理进行了综合的分析。结果表明，现有高速列车风挡结构不单有隔声不足的问题，还存在较显著的结构振动声辐射，对风挡结构的优化设计需同时考虑上述两大因素。     

碳纤维铝蜂窝夹芯复合结构隔声性能研究

铝蜂窝夹芯复合结构在航空工业、高速列车及汽车车体中得到越来越多的应用,其隔声性能对车内及机舱噪声有重要影响。建立了碳纤维铝蜂窝夹芯复合结构有限单元模型,用有限单元法计算了结构在声载荷激励下的响应,并计算分析了复合结构的隔声性能,分析了碳纤维复合面板厚度、面板层数、铺设角度、铝蜂窝芯层的厚度、铝蜂窝壁厚对隔声性能的影响。研究结果表明,面板采用碳纤维复合结构时,在小于1 000 Hz的低频段,相同面板厚度的铝蜂窝复合结构隔声性能比全铝合金材料的铝蜂窝夹芯复合结构有所降低,而且在高频段会出现隔声量更低的隔声低谷;相较于铝合金面板,复合结构的面板采用碳纤维复合材料时,能够实现整体结构轻量化也提高复合结构的隔声性能;各层之间按相对90°铺设时复合结构隔声性能最好;随着面板厚度的增加复合结构隔声性能增加,面板层总厚度不变的情况下,单层面板或者过多的层数都会使复合结构隔声性能降低。     

泡沫铝百叶窗声屏障隔声计算及验证

基于3D有限元法和隔声计算理论,将百叶窗叶片考虑成多孔吸声材料,建立开孔声屏障声学有限元隔声计算模型,并基于此模型分析泡沫铝材料属性对百叶窗声屏障隔声性能的影响。隔声计算模型通过现有理论与试验结果对比验证,理论验证不考虑泡沫铝材料,试验对比验证考虑泡沫铝材料。基于验证后的有限元隔声计算模型,调查泡沫铝材料流阻率和降噪系数对百叶窗声屏障隔声性能的影响。结果表明,声屏障计权隔声量与泡沫铝流阻率近似为线性关系,并且泡沫铝材料流阻率越小越好;声屏障计权隔声量与泡沫铝降噪系数呈指数关系,当降噪系数大于0.55时,进一步提高吸声材料的降噪系数对百叶窗声屏障隔声量影响较小。     

基于试验设计的发动机进气系统动态优化设计

发动机进气系统噪声是车辆最主要的噪声源之一,对车内噪声影响尤其显著。基于管道声学理论,提出了发动机进气系统噪声仿真方法——无源法;基于四分之一波长管的参数化模型,研究了发动机进气系统动态优化设计方法。应用“无源法”,在不具备发动机仿真模型的情况下,通过进气系统声学性能DOE分析,利用响应面法对四分之一波长管的设计参数进行优化,为进气系统声学性能设计提供依据。