涡轮增压器压气机气动噪声与抗冲击性能研究

摘要

船舶的振动噪声问题备受人们关注，国际海事组织(IMO)制定了更加严格的噪声标准。船舶发动机是船舶的最主要噪声源之一，它决定了整船的噪声水平。涡轮增压器产生的噪声对发动机整体噪声级贡献较大，其减振降噪的研究是船舶发动机振动与噪声的重要研究课题之一。涡轮增压器作为船舶发动机精密零部件之一，其受冲击作用时的工作可靠性对整船生命力具有决定性作用。因此，对涡轮增压器噪声生成机理、降噪技术与抗冲击性能的研究具有重大理论意义和工程价值。
　　本文以JTH210型船用涡轮增压器为研究对象，分析涡轮增压器压气机内流场分布规律，通过气动噪声计算，研究其声学特性；应用抗冲击理论，分析评价涡轮增压器的抗冲击性能，主要研究内容和结论如下：
　　1.建立了压气机流道有限元模型，进行了压气机三种不同转速的定常流场计算，研究了压气机内部流体参数分布随转速增加的变化规律。利用宽频噪声源模型，求解了压气机不同转速的近场噪声声功率级，确定了压气机主要噪声源位置。
　　2.以定常计算结果为基础，分析了压气机非定常流动参数分布，导出了蜗壳壁面偶极子和叶轮旋转偶极子声源。根据《风机与罗茨鼓风机噪声测量方法》（GBT2888-2008）布置了三个声学测点和建立了以压气机几何中心为原点的球形场点。采用直接边界元法计算了压气机三种不同转速的远场噪声，分析了测点及典型场点的噪声特性。通过1/3倍频程分析得出了离散噪声主要集中在轴频及其倍频的结论。
　　3.分析了涡轮增压器抗冲击设计基本方法及特点，建立了涡轮增压器有限元模型和分析了其模态特性。按照德国舰艇建造规范，确定了对涡轮增压器的时域正负三角波激励，计算了涡轮增压器的三向抗冲击性能，受垂向冲击时的应力响应大于其它两个方向的应力响应，涡轮增压器结构强度与壳体和叶片叶顶间隙满足规范载荷抗冲击能力的要求。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 论文研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 流体动力学及气动声学理论

2.1 流体基本理论

2.2 气动声学理论

2.3 本章小结

第3章 压气机的定常流场分析与近场噪声计算

3.1 压气机的流道几何模型及有限元模型

3.2 边界条件的确定

3.3 流场定常分析

3.4 压气机近场噪声计算

3.5 本章小结

第4章 压气机非定常流场分析与远场噪声计算

4.1 非定常流场分析

4.2 压气机远场噪声计算

4.3 本章小结

第5章 涡轮增压器的抗冲击分析

5.1 涡轮增压器抗冲击设计方法

5.2 涡轮增压器有限元建模

5.3 涡轮增压器主要零部件及整体模态计算

5.4 增压器时域冲击载荷确定

5.5 涡轮增压器冲击响应结果分析

5.6 涡轮增压器抗冲击能力评估

5.7 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献