小型制氧机振动噪声研究及结构优化

摘要

随着人民对自身保健的意识逐渐增强，许多病人需要定期或经常吸氧，来调节体内对氧气的需求。家庭保健型制氧机应运用而生，它逐渐开始替代传统的小氧气瓶。虽然保健型制氧机有所发展，但也存在比较大的缺点，那就是噪音问题，因此降低制氧机的噪声就必然要对制氧机的噪声分析和振动研究提出更严格的要求，本文研究工作的目的是降低保健制氧机的噪声，研究结果对提高产品质量有很重要的意义，从而提高产品的竞争力。 本文首先对国内外医用保健制氧机的技术现状，无油压缩机噪声的机理、传播途径以及噪声抑制的方法进行了综述阐明。然后在ANSYS软件平台下建立制氧机壳体结构有限元模型，应用有限元的方法对其的外壳体进行了结构模态分析，声模态分析，声固耦合模态分析，得出其固有频率，不同厚度下的制氧机有限元模型的固有频率，并模拟制氧机在无油压缩机工作情况下的结构动力谐响应分析，得出响应曲线，找到共振频率。 并在SYSNOISE软件平台下应用边界元方法对制氧机壳体声固耦合模型的辐射噪声进行研究，通过设置流体边界条件，吸声边界条件，制氧机的场点，计算出其整体辐射噪声，对其ATV声传递向量进行结算，得出其单元贡献度，对了解其噪声传递路径有很大帮助，有利于提出相应的降噪方法。 最后运用近场声全息的手段对小型制氧机进行试验研究，明确了试验目的，设计了试验方法，并应用先进的噪声振动检测仪器完成了数据的采集，然后应用SenSound软件对数据进行分析，得到了制氧机的整个表面的声辐射声强，声速，声压，声压级等声学特征信号，接下来对制氧机的整体降噪方案进行研究，并通过实验验证了降噪方案的可行性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的研究的目的和意义

1.2国内外医用保健制氧机的技术现状

1.3医用制氧机的噪声及其降噪方法

1.3.1制氧机的主要噪声源

1.3.2无油压缩机降噪的一般方法

1.4课题研究的主要内容和方法

1.41课题研究的主要内容

1.42课题采用的软件平台简介

第二章声学及有限元边界元理论

2.1声学基本理论

2.1.1声学基本概念

2.1.2声学基本参数

2.1.3声波方程

2.2 Ansys声学理论

2.2.1控制方程

2.2.2无损耗声波方程的离散化

2.2.3声场流体问题中矩阵的推导

2.2.4声场吸声问题

2.2.5声场声固耦合问题

2.3 Sysnoise有限元、边界元理论

2.3.1有限元方法

2.3.2直接边界元求解方法

2.3.3间接边界元求解方法

2.3.4耦合分析

2.4 Sensound近场声全息理论

第三章制氧机振动噪声有限元分析

3.1引言

3.2.结构动态分析有限元基本原理

3.2.1结构模态分析的有限元法

3.2.2结构动态响应分析(谐响应分析)

3.2.3声学模态的有限元分析方程：

3.2.4声—结构耦合的有限元分析

3.3制氧机模型的建立

3.3.1对计算模型的要求

3.3.2制氧机有限元模型的简化与材料特性

3.3.3建立制氧机内外声场模型的原理与说明

3.3.4边界条件的处理

3.4模态分析

3.4.1制氧机外壳体有限元模型模态分析

3.4.2不同的壁板厚度对制氧机固有特性的影响

3.4.3制氧机的声学模态分析

3.4.4声固耦合模态分析

3.4.5声固耦合模型与结构模型模态对比分析

3.5制氧机壳体的动态响应的有限元计算

3.51制氧机谐响应分析的边界条件和载荷的添加

3.52制氧机谐响应计算及其结果

3.53制氧机谐响应结果及其分析

3.6本章小结

第四章制氧机噪声边界元分析

4.1引言：

4.2声学边界元方程

4.2.1声场波动方程

4.2.2 Helmholtz方程的边界积分关系式

4.2.3声传递向量的概念

4.2.4声贡献度的概念

4.3制氧机声场边界元模型建立的说明

4.3.1 SYSNOISE对制氧机进行边界元分析的步骤

4.3.2添加流体振动边界条件

4.3.3吸声边界条件

4.3.4制氧机的场点设置

4.4制氧机声贡献度分析

4.4.1制氧机壳体边界元ATV计算

4.4.2制氧机壳体单元声学贡献度分析

4.5制氧机边界元计算辐射声场分析

4.6本章小结

第五章试验测量分析和降噪方案

5.1引言

5.2近场声全息方法测试制氧机噪声的实验研究

5.2.1近场声全息的噪声测试的试验装置

5.2.2近场声全息测试系统的设计概要

5.2.3近场声全息测试系统的数据采集

5.2.4 SenSound数据分析处理：

5.3制氧机整体降噪方案的研究：

5.3.1噪声源控制研究及试验改进

5.3.2噪声传播途径控制研究及试验改进

5.3.3其它措施：

5.4本章小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

作者攻读硕士学位期间发表的论文及参与完成的项目