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基于人机工程学的滚筒洗衣机气流噪声的研究及评价

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摘要

第一章 绪论

1.1 课题背景和意义

1.2 洗衣机的发展趋势

1.3 滚筒洗衣机概述

1.4 国内外研究现状

1.4.1 国外研究现状

1.4.2 国内研究现状

1.5 论文组织结构

第二章 人机工程学在洗衣机噪声研究上的应用

2.1 人机工程学概述

2.1.1 人机工程学的定义

2.1.2 人机工程学的设计原则

2.1.3 人机工程学在噪声研究上的应用

2.2 滚筒洗衣机噪声中机的因素

2.2.1 滚筒洗衣机的工作原理

2.2.2 滚筒洗衣机的主要噪声源

2.3 滚筒洗衣机噪声中人的因素

2.3.1 噪声的定义

2.3.2 噪声对人的影响

2.3.3 听觉感知过程

2.4 噪声评价

2.4.1 物理声学中的噪声评价

2.4.2 心理声学中的噪声评价

2.5 本章小结

第三章 滚筒洗衣机筒内气流的流场仿真及其验证

3.1 计算流体动力学基本理论

3.1.1 流体动力学控制方程

3.2 模型的建立和简化

3.3 动参考系的选择和网格划分

3.3.1 动参考系的选择

3.3.2 网格的划分

3.4 计算模型的确立

3.5 收敛标准

3.6 流场仿真结果和验证

3.6.1 验证依据的选择

3.6.2 结果分析和验证

3.7 本章小结

第四章 气动噪声理论研究

4.1 声波的性质

4.1.1 声波方程

4.1.2 声波的叠加

4.2 流体动力声源

4.2.1 声学相似理论

4.2.2 FW-H声波波动方程

4.3 气动声学理论在滚筒洗衣机气流噪声上的应用

4.4 本章小结

第五章 滚筒洗衣机气流噪声分析

5.1 内筒部分气流噪声分析

5.1.1 改进方向1

5.1.2 改进方向2

5.1.3 改进方向3

5.2 三角支架部分气流噪声分析

5.2.1 空腔对气流噪声的影响

5.2.2 大孔径向位置对气流噪声的影响

5.2.3 三角支架形状对气流噪声的影响

5.3 噪声研究对产品设计的指导

5.3.1 内筒部分对产品设计的建议

5.3.2 三角支架部分对产品设计的建议

5.4 本章小结

第六章 基于人机效益的噪声方案评价体系

6.1 评价方法的选择

6.2 多级综合评价

6.2.1 建立因素集

6.2.2 建立权重集

6.2.3 建立评价集

6.2.4 无量纲化处理

6.2.5 一级综合评价

6.2.6 二级综合评价

6.2.7 评价指标的处理方法

6.3 层次分析法

6.3.1 层次分析法特点

6.3.2 层次分析法的基本步骤

6.4 建立内筒气流噪声的多级评价体系

6.4.1 建立因素集

6.4.2 建立权重集

6.4.3 建立评价集

6.4.4 无量纲化处理

6.4.5 建立评价矩阵

6.4.6 一级级综合评价

6.4.7 二级综合评价

6.4.8 三级综合评价

6.5 建立三角支架部分气流噪声的多级评价体系

6.5.1 建立因素集

6.5.2 建立权重集

6.5.3 建立评价集

6.5.4 无量纲化处理

6.5.5 建立评价矩阵

6.5.6 一级综合评价

6.5.7 二级综合评价

6.6 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 工作展望

致谢

参考文献

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摘要

近年来,噪声污染愈发严重,家电发出的噪声严重影响了人们的生活,其中滚筒洗衣机的噪声问题尤为突出。气流噪声是滚筒洗衣机脱水状态下的主要噪声之一,目前缺乏有效的降噪措施。本文主要研究某型滚筒洗衣机达到最高转速1480r/min时发出的气流噪声问题,旨在通过优化关键部位的结构,从声源处降低滚筒洗衣机的气流噪声,并且尽量使人机效益最大化。为了达成这个目的,本文不仅研究气流噪声的降噪措施,还引入人机工程学的知识,建立综合评价体系,选择最优方案。
  本文首先运用有限元分析软件模拟原始方案的简内气体流动,并通过实验验证仿真模型的正确性。其次,运用气动声学的知识分析滚筒洗衣机气流噪声问题,提出改进方案。并进行仿真模拟,得到并分析它们的流场和声场数据,找到影响气流噪声的因素,并在此基础上不断地进行新方案的提出和仿真,深入优化,从不同的角度降低气流噪声,同时,根据噪声分析的结果,对滚筒洗衣机的产品设计提出指导建议。最终,滚筒洗衣机的内筒和三角支架部分的气流噪声都实现下降,其中,内筒部分气流噪声的最大降幅达到6.7dB,而三角支架部分的气流噪声又分三个角度降噪,其中空腔部分实现降噪3.7dB;大孔部分实现降噪5.8dB;支架形状部分实现降噪4.3dB。在兼顾人机效益时,本文引入人机工程学的知识,分别从人和机的角度考虑人机的相互影响,并提出评价标准,然后建立基于人机效益的噪声方案评价体系,通过矩阵运算,选择出最符合实际需要的方案。最终,内筒部分的最佳方案为方案2(即“碗型”内筒、“筒型”外筒方案),三角支架部分的最佳方案为方案14(即空腔短20mm方案)。

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