渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏

2017-07-03  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)


來源:根據(jù)百度文庫匡小紅的PPT講義《渦輪增壓噪聲控制》整理

增壓發(fā)動機進氣噪聲控制概述

1. 典型進氣噪聲


Whoose噪聲及嘯叫噪聲是增壓發(fā)動機最常見、最典型的進氣噪聲。


Whoose噪聲特征:

渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys圖片1

  • 發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時開始出現(xiàn),一般在2000rpm左右。

  • 頻率高,一般在1000Hz以上。

  • 頻帶寬,分布不均勻。


嘯叫噪聲特征:

渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys結(jié)果圖片2

  • 發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時開始出現(xiàn),一般在1800rpm左右。

  • 頻率是增壓器旋轉(zhuǎn)頻率的整數(shù)倍。

  • 呈無規(guī)則曲線狀態(tài)。


2. 聲源特性分析


自然吸氣發(fā)動機聲源:

渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys結(jié)果圖片3

  • 高頻噪聲較小。

  • 由中低頻階次噪聲主導(dǎo)。


渦輪增壓發(fā)動機聲源:

渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys結(jié)果圖片4

  • 由高頻Whoose噪聲主導(dǎo)。

  • 中低頻階次噪聲較小。

  • 存在進氣嘯叫風(fēng)險。


問題:什么樣的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了增壓進氣聲源中低頻削弱,高頻增強?


3. 對應(yīng)進氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys結(jié)果圖片5

增壓發(fā)動機進氣系統(tǒng)


增壓發(fā)動機進氣系統(tǒng):


原因:


  • 進氣管路長度一般在3米以上

  • 存在兩個聲源——發(fā)動機和增壓器


結(jié)果:


  • 一般無低頻消聲元件

  • 著重中高頻噪聲的控制

自然吸氣發(fā)動機進氣系統(tǒng)


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys培訓(xùn)課程圖片6

自然吸氣發(fā)動機進氣系統(tǒng)


自然吸氣發(fā)動機進氣系統(tǒng):


原因:


  • 進氣管路長度一般在1.5米以內(nèi)

  • 只存在發(fā)動機一個聲源


結(jié)果:


  • 一般含有低頻消聲元件

  • 著重低頻噪聲的控制


4. 噪聲振動組成


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys培訓(xùn)課程圖片7

增壓發(fā)動機進氣系統(tǒng)振動噪聲組成


空氣聲:空濾器本體、進氣管路(含消聲元件)、中冷器壁面和進氣口等部位的輻射噪聲。


結(jié)構(gòu)聲:空濾器、中冷器和進氣管路支架等傳遞的振動噪聲。


進氣口、空濾出管、中冷進管和中冷出管的輻射噪聲是進氣系統(tǒng)噪聲控制的重點。


Whoose噪聲及嘯叫噪聲的控制占進氣噪聲控制80%的內(nèi)容。

Whoose噪聲控制

1. Whoose噪聲產(chǎn)生機理


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys培訓(xùn)課程圖片8

增壓器特性示意圖


增壓器運行曲線進入輕度喘振區(qū)域時,發(fā)生輕度喘振。


當(dāng)進氣流量較小時,易進入輕度喘振區(qū)域。


Whoose噪聲即輕度喘振噪聲。


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys培訓(xùn)課程圖片9

速度三角形


當(dāng)進氣流速較小時,壓葉片根部發(fā)生氣體分離。

Whoose噪聲是由壓氣機葉片氣體分離,而產(chǎn)生的紊流噪聲。


2. Whoose噪聲主要傳播途徑


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys培訓(xùn)的效果圖片10


三種最主要的傳播:


  • 透氣空濾器出管和中冷進管管壁傳播。

  • 氣體壓力脈動激發(fā)空濾器出管和中冷進管管壁振動傳播。

  • 進氣口逃逸輻射傳播。


3. Whoose噪聲控制


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys培訓(xùn)的效果圖片11


Whoose噪聲的控制有源控制和路徑控制兩種手段。


管壁輻射的Whoose噪聲在增壓發(fā)動機進氣輻射噪聲控制中占據(jù)重要地位。


進氣口的Whoose噪聲常采用消聲的方式進行控制。


案例1:Whoose噪聲——渦旋進氣結(jié)構(gòu)控制


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys培訓(xùn)的效果圖片12

渦旋進氣結(jié)構(gòu)安裝在壓氣機進口處。


利用渦旋進氣結(jié)構(gòu)改變氣流進入增壓器的角度,來降低氣體分離,實現(xiàn)Whoose噪聲的控制。


案例2:Whoose噪聲——高頻諧振腔控制


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys圖片13

渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys圖片14

高頻諧振腔


可安裝在空濾器進出管和中冷進管上。


利用高頻諧振腔消聲機理,有效降低Whoose噪聲。


案例3:Whoose噪聲——編織管控制


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys圖片15

渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys分析案例圖片16

編織管


只能安裝在空濾器進管上。


編織管優(yōu)越的高頻消聲性能是控制Whoose噪聲的常見方法。


案例4:Whoose噪聲——空濾器本體結(jié)構(gòu)優(yōu)化控制


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys分析案例圖片17

渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys分析案例圖片18

空濾器本體局部結(jié)構(gòu)對低頻的消聲性能幾乎無影響,但對高頻音響較大。


可以通過空濾器本體局部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化來改善Whoose噪聲。


案例5:Whoose噪聲——隔聲控制


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys仿真分析圖片19

阻尼材料


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys仿真分析圖片20

阻尼材料+隔聲材料


某個微小部位設(shè)計失誤,可能會引起進氣系統(tǒng)設(shè)計功虧一簣。


對于Whoose噪聲的控制,管路隔聲不容忽視。

嘯叫噪聲控制

1. 嘯叫噪聲產(chǎn)生機理


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys仿真分析圖片21

脈沖嘯叫


脈沖嘯叫:


  • 超聲速情況下,在葉尖部位形成,由系列的沖擊波和膨脹波組成。

  • 大小由葉輪制造水平?jīng)Q定,“鋸齒”越規(guī)則,脈沖噪聲越小。

  • 以空氣聲的形式向外輻射。


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys圖片22

動平衡嘯叫


動平衡嘯叫:


  • 增壓器轉(zhuǎn)子動不平衡引起,以結(jié)構(gòu)聲的形式向外傳播。


2. 嘯叫噪聲主要傳播途徑


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys圖片23


脈沖嘯叫直接通過中冷進管往外輻射。


動平衡嘯叫通過結(jié)構(gòu)傳遞到中冷器和消聲器后往外輻射。


3. 嘯叫噪聲的控制


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys圖片24

嘯叫噪聲控制


增壓器嘯叫分轉(zhuǎn)子動平衡嘯叫和葉輪脈沖嘯叫兩類。


嘯叫控制與Whoose噪聲控制有較多相似之處。


嘯叫噪聲的控制要與整車匹配相結(jié)合。


案例1:嘯叫噪聲——動平衡控制


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys分析圖片25

壓殼振動比較(Z向)


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys分析圖片26

動平衡值比較(示意)


動平衡嘯叫由渦輪增壓器制造工藝水平?jīng)Q定。


排氣系統(tǒng)和中冷器是動平衡嘯叫的主要輻射部位。


案例2:嘯叫噪聲——排簫式消聲器控制


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys分析圖片27

排簫式消聲器傳遞損失


排簫式消聲器工藝簡單,價格低廉是控制嘯叫噪聲的理想方案。


案例3:嘯叫噪聲——高頻諧振腔控制


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys結(jié)構(gòu)分析圖片28

渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys結(jié)構(gòu)分析圖片29

渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys結(jié)構(gòu)分析圖片30

渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys培訓(xùn)的效果圖片31

種類繁多,設(shè)計精巧


高頻諧振腔具有消聲頻帶寬、消聲量大的特點是控制脈沖嘯叫的常見結(jié)構(gòu)。


高頻諧振腔安置在靠近壓氣機出口側(cè)。


案例4:嘯叫噪聲——隔聲控制


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys培訓(xùn)的效果圖片32

渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys培訓(xùn)的效果圖片33


中冷器進管管壁是脈沖嘯叫噪聲主要輻射部位。


采用隔聲性能好的剛才替代橡膠材料可以改善增壓器嘯叫問題。

其他噪聲振動控制

1. 控制方式


增壓發(fā)動機進氣系統(tǒng)噪聲除常見的Whoose噪聲和嘯叫外,還包含喘振噪聲、泄氣噪聲、控制閥敲擊噪聲、支架振動等。

渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys workbanch圖片34


2. 支架振動控制


支架組成:空濾器支架、管路支架、中冷器支架和渦輪增壓器支架。


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys workbanch圖片35

空濾器支架隔振不足


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys workbanch圖片36

管路支架剛度不足


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys培訓(xùn)課程圖片37


空濾器隔振元件設(shè)計不當(dāng),可能對車內(nèi)產(chǎn)生5dB(A)的影響。


設(shè)計中需考慮中冷器管路支架的安裝位置和剛度。


渦輪增壓器支架設(shè)計不當(dāng),可能引起哀鳴聲。


3. 泄氣噪聲控制


泄氣噪聲:泄氣閥泄流而引起的一種高頻氣流噪聲。


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys培訓(xùn)課程圖片38

組合消聲控制


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys培訓(xùn)課程圖片39

泄氣噪聲為寬頻帶高頻噪聲。


泄氣噪聲是一種瞬態(tài)噪聲,在整車特定工況下發(fā)生。


進氣系統(tǒng)采用寬頻帶的組合消聲元件,可使增壓器泄氣噪聲降低。


4. 閥座敲擊控制


閥座敲擊:廢氣閥和泄氣閥閥座敲擊問題。


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys仿真分析圖片40

泄氣控制閥


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys仿真分析圖片41

廢氣控制閥


泄氣閥關(guān)閉瞬間,會發(fā)生振動沖擊,產(chǎn)生敲擊噪聲。


當(dāng)Pm+Pq>Py時,廢氣閥開啟,因Pm、Pq的脈動作用,可能引起廢氣閥敲擊。


降低Pm、Pq的脈動控制廢氣閥敲擊。


5. 喘振噪聲識別


喘振識別:通過壓力、溫度和噪聲三要素來進行識別。


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys結(jié)果圖片42

渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys結(jié)果圖片43

渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys結(jié)果圖片44

進氣喘振噪聲由多種聲音特征,如何識別喘振是喘振噪聲控制的第一步。


壓力傳感器布置在壓氣機出口的直管段。


溫度傳感器布置在壓氣機進口靠近壓葉輪。


溫度升高、壓力脈動與車內(nèi)異常噪聲同時發(fā)生是識別喘振噪聲的一個依據(jù)。


6. 喘振噪聲控制


喘振噪聲控制:可通過路徑和源來進行控制。

渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys分析圖片45

空濾器內(nèi)插管


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys分析圖片46

渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys結(jié)構(gòu)分析圖片47

喘振余量調(diào)整


對于深度喘振一般是通過調(diào)整喘振余量來進行控制。


輕度喘振可以從源和路徑上進行控制。


喘振噪聲的控制涉及到進氣管路匹配、整車電噴匹配、增壓器與發(fā)動機匹配等方面的內(nèi)容,從源上控制技術(shù)難度較大。


7. 其他


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys結(jié)構(gòu)分析圖片48


分段式塑料管相對于一段式橡膠管具有更好的防輻射能力


在中冷器管路的設(shè)計中,應(yīng)考慮管路的結(jié)構(gòu)形式、長度、材料及壁厚。


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys結(jié)構(gòu)分析圖片49

葉片通過噪聲(BPF)是葉片切割空氣而產(chǎn)生,頻率與葉片數(shù)和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速有關(guān)。


葉尖間隙噪聲(TCN)是由于氣流流過葉尖與壓殼間隙而產(chǎn)生。

總結(jié)


渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏ansys圖片50


進氣口噪聲控制為基礎(chǔ)、增壓器噪聲控制為難點、管路噪聲控制為關(guān)鍵。


開放分享:優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才

相關(guān)標(biāo)簽搜索:渦輪增壓發(fā)動機進氣噪聲控制詳解,值得收藏 Ansys有限元培訓(xùn) Ansys workbench培訓(xùn) ansys視頻教程 ansys workbench教程 ansys APDL經(jīng)典教程 ansys資料下載 ansys技術(shù)咨詢 ansys基礎(chǔ)知識 ansys代做 Fluent、CFX流體分析 HFSS電磁分析 Abaqus培訓(xùn) 

編輯
在線報名:
  • 客服在線請直接聯(lián)系我們的客服,您也可以通過下面的方式進行在線報名,我們會及時給您回復(fù)電話,謝謝!
驗證碼

全國服務(wù)熱線

1358-032-9919

廣州公司:
廣州市環(huán)市中路306號金鷹大廈3800
電話:13580329919
          135-8032-9919
培訓(xùn)QQ咨詢:點擊咨詢 點擊咨詢
項目QQ咨詢:點擊咨詢
email:kf@1cae.com