《內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓器噪聲分析及控制技術(shù)》作為深遠(yuǎn)工程裝備與高技術(shù)叢書之一,被列入十三五國家重點圖書出版規(guī)劃!秲(nèi)燃機(jī)渦輪增壓器噪聲分析及控制技術(shù)》緊密結(jié)合工程實際,較為系統(tǒng)的介紹了船用廢氣渦輪增壓器的噪聲特性,闡述了相應(yīng)的噪聲控制技術(shù)。首先簡要介紹了本書研究的背景與意義,歸納與總結(jié)了內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓器噪聲研究現(xiàn)狀與噪聲源特性;其次,介紹了增壓器壓氣機(jī)內(nèi)部流場與聲場的數(shù)值計算方法以及應(yīng)用,介紹了不同方法的使用流程,并通過實例對典型方法進(jìn)行應(yīng)用分析,在此基礎(chǔ)上對高壓比離心壓氣機(jī)流場與聲場展開研究;再次,采用主動降噪手段對增壓器內(nèi)部氣動噪聲進(jìn)行控制技術(shù)研究,依次利用自循環(huán)機(jī)匣,擴(kuò)壓器以及葉輪的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計進(jìn)行增壓器噪聲控制分析,提出較好的解決方案;然后,介紹了增壓器進(jìn)氣消聲器的聲學(xué)性能計算與分析,對消聲器的性能計算與數(shù)值計算進(jìn)行較為詳細(xì)的闡述,采用正交試驗法對消聲器進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計研究;*后,進(jìn)行增壓器結(jié)構(gòu)輻射噪聲特性分析實驗,探究了增壓氣振動與噪聲頻譜特性。因此,本書具有較高的原創(chuàng)性和學(xué)術(shù)價值。
離心壓氣機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)各部門中占有重要地位,特別是在動力工業(yè)、冶金、石油化工、天然氣運(yùn)輸?shù)裙I(yè)部門獲得了廣泛的應(yīng)用。其在動力領(lǐng)域主要應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓器。隨著內(nèi)燃機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性與排放低碳性要求的提出,推動了內(nèi)燃機(jī)增壓技術(shù)的發(fā)展,高壓比技術(shù)已成為先進(jìn)內(nèi)燃機(jī)的核心技術(shù)之一。而高壓比技術(shù)導(dǎo)致離心壓氣機(jī)的流動更加復(fù)雜,隨之帶來的噪聲問題也日益受到關(guān)注,因此進(jìn)行離心壓氣機(jī)流場與聲場的研究以及噪聲控制研究對其氣動性能與聲學(xué)性能的提升都具有重要的意義。
本書主要圍繞內(nèi)燃機(jī)增壓器的噪聲特性分析與噪聲控制技術(shù)展開,全書共分為七章。第1章概述了內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓器工作原理、研究現(xiàn)狀以及主要噪聲源;第2章介紹了增壓器壓氣機(jī)內(nèi)部流場數(shù)值分析方法及應(yīng)用,詳細(xì)介紹了Fluent與CFX計算壓氣機(jī)流場的具體方法,并通過實例進(jìn)行計算與分析;第3章為增壓器壓氣機(jī)氣動噪聲數(shù)值分析方法及應(yīng)用,分別介紹了計算氣動聲學(xué)法、聲類比法、寬帶噪聲法的計算原理,并通過實例按照不同方法對增壓器氣動噪聲進(jìn)行數(shù)值計算分析;第4章重點介紹了高壓比增壓器壓氣機(jī)流場及聲場特性分析,以高壓比離心壓氣機(jī)為對象,分別采用有限體積法與有限元法進(jìn)行流場的計算與聲場的混合計算,對數(shù)值計算結(jié)果進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析與總結(jié);第5章為增壓器壓氣機(jī)的氣動噪聲控制技術(shù),研究了自循環(huán)機(jī)匣、葉片擴(kuò)壓器以及蝸殼幾何參數(shù)對增壓器噪聲的影響,提出了壓氣機(jī)噪聲控制的解決方案;第6章介紹了增壓器進(jìn)氣消聲器聲學(xué)性能計算與分析;第7章介紹了增壓器結(jié)構(gòu)輻射噪聲特性分析與實驗。
本書的編寫以江蘇科技大學(xué)振動噪聲研究所多年來在內(nèi)燃機(jī)增壓器方面研究成果為基礎(chǔ)。宋震、仲啟東、桑晶晶、鮑蘇寧、申華等碩士研究生參與了本書的研究工作,為本書的撰寫提供了許多有用的素材,同時本書得到了重慶江增船舶重工有限公司的大力支持,在此表示感謝!
由于筆者能力有限,本書中難免存在不妥之處,敬請讀者批評指正。
溫華兵,工學(xué)博士,教授,研究生導(dǎo)師;能源與動力工程學(xué)院副院長,振動噪聲研究所副所長;現(xiàn)擔(dān)任:中國振動工程學(xué)會振動與噪聲控制專業(yè)委員會委員、中國振動工程學(xué)會隨機(jī)振動專業(yè)委員會委員、中國造船工程學(xué)會水下噪聲學(xué)組委員、江蘇省聲學(xué)計量專業(yè)技術(shù)委員會委員等學(xué)術(shù)職務(wù)。主要研究成果: 作為主持人或主要參加人員完成國家自然基金、國防預(yù)研基金、國防基礎(chǔ)科研等項目20多項,通過省部級鑒定5項。參加的國防預(yù)研項目魚雷實航性能預(yù)報研究,曾獲國防科工委科技進(jìn)步三等獎、中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司科技進(jìn)步二等獎。主持在研江蘇省工業(yè)支撐項目1項,國防科研項目1項,技術(shù)開發(fā)與科技服務(wù)項目多項。發(fā)表科技論文20余篇,EI收錄5篇。
第1章緒論1
11研究背景與意義3
12內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓器工作原理4
13內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓器噪聲研究概述5
14內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓器主要噪聲源研究7
參考文獻(xiàn)12
第2章增壓器壓氣機(jī)內(nèi)部流場數(shù)值分析方法及應(yīng)用15
21計算流體力學(xué)基礎(chǔ)理論19
211基本控制方程19
212湍流模型20
22基于Fluent的增壓器壓氣機(jī)流場分析方法及應(yīng)用23
221壓氣機(jī)流場仿真方法23
222壓氣機(jī)流場數(shù)值仿真實例25
23基于CFX的增壓器壓氣機(jī)流場建模方法及應(yīng)用34
231基于CFX壓氣機(jī)流場仿真方法34
232基于CFX壓氣機(jī)流場仿真實例41
參考文獻(xiàn)44
第3章增壓器壓氣機(jī)氣動噪聲數(shù)值分析方法及應(yīng)用47
31計算氣動聲學(xué)法49
32聲類比法及應(yīng)用49
321聲類比法理論基礎(chǔ)49
322聲類比法應(yīng)用實例51
33寬帶噪聲法及應(yīng)用56
331寬帶噪聲法理論基礎(chǔ)56
332寬帶噪聲法應(yīng)用實例57
參考文獻(xiàn)61
第4章高壓比增壓器壓氣機(jī)流場及氣動噪聲特性分析63
41高壓比增壓器壓氣機(jī)流場特性分析65
411高壓比離心壓氣機(jī)葉輪流場分析65
412高壓比離心壓氣機(jī)擴(kuò)壓器流場分析67
413高壓比離心壓氣機(jī)蝸殼流場分析70
42高壓比增壓器壓氣機(jī)聲場特性分析73
421基于寬帶噪聲模型的氣動噪聲分析73
422非穩(wěn)態(tài)模型的氣動離散噪聲分析77
參考文獻(xiàn)83
第5章增壓器壓氣機(jī)氣動噪聲控制技術(shù)85
51自循環(huán)機(jī)匣對壓氣機(jī)氣動噪聲的影響87
511循環(huán)機(jī)匣的流動控制原理87
512自循環(huán)機(jī)匣對壓氣機(jī)流動的影響88
513自循環(huán)機(jī)匣幾何參數(shù)對壓氣機(jī)內(nèi)流動的影響90
514不同幾何參數(shù)對壓氣機(jī)聲功率級的影響93
52擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)參數(shù)對壓氣機(jī)氣動噪聲的影響96
521仿真模型的建立97
522壓氣機(jī)內(nèi)部流動分析98
523壓氣機(jī)內(nèi)部聲場分析101
53蝸殼結(jié)構(gòu)參數(shù)對壓氣機(jī)氣動噪聲的影響103
531蝸殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法104
532噪聲控制流程與方案設(shè)計105
533噪聲控制結(jié)果分析107
參考文獻(xiàn)113
第6章增壓器進(jìn)氣消聲器聲學(xué)性能計算與分析115
61消聲器的消聲性能評價指標(biāo)117
62進(jìn)氣消聲器聲學(xué)性能計算方法121
621阻性消聲器消聲性能計算方法121
622進(jìn)氣消聲器消聲性能計算方法123
623進(jìn)氣消聲器消聲性能計算方法實驗驗證124
63進(jìn)氣消聲器聲學(xué)性能數(shù)值仿真方法128
631聲學(xué)有限元數(shù)值仿真方法128
632消聲器聲學(xué)仿真模型的建立133
633消聲器聲學(xué)仿真計算流程138
634消聲器傳遞損失數(shù)值仿真138
635消聲器聲學(xué)性能實驗分析141
64進(jìn)氣消聲器聲學(xué)性能影響因素分析145
641吸聲片間距對消聲器傳遞損失的影響145
642吸聲片外徑對消聲器傳遞損失的影響148
643增加穿孔板對消聲器傳遞損失的影響151
644穿孔板穿孔率對消聲器傳遞損失的影響154
65基于正交試驗法的消聲器性能改進(jìn)157
651正交試驗方法157
652正交試驗設(shè)計158
653消聲器消聲性能改進(jìn)設(shè)計160
參考文獻(xiàn)161
第7章增壓器結(jié)構(gòu)輻射噪聲特性分析與實驗163
71增壓器振動與噪聲實驗分析165
711實驗原理165
712實驗內(nèi)容165
713實驗儀器系統(tǒng)166
714實驗方法167
715結(jié)果分析171
72增壓器噪聲聲強(qiáng)分析178
721實驗原理178
722實驗方法179
723結(jié)果分析180
73高壓比增壓器振動與噪聲實驗182
731高壓比增壓器振動噪聲結(jié)果分析182
732包覆層對增壓器噪聲影響實驗分析184
參考文獻(xiàn)185