由声激励引起的结构振动对车载机组舱降噪性能的影响

　　引　　言

　　军事移动通信迫切需要解决的问题之一是如何保证车辆移动中通信不间断,即“动中通”问题,这样就需要解决车载发电机组随车发电的问题,以便为各种通信设备提供电能。由于车载发电机组工作时的高强度振动和噪声,直接降低了通信车的战术隐身性能和通信质量。因此将发电机组放置在具有降噪和减振作用的车载机组舱内是解决这一问题的有效方法。

　　在机组舱设计过程中,由于舱内发电机组声激励的作用,机组舱各个壁面和内部骨架等会产生不同程度的振动,从而会对其降噪性能产生较大影响。本文利用ANSYS软件提供的声-结构耦合分析功能模块,计算并分析了发电机组噪声在其倍频程的各个中心频率对机组舱降噪性能的影响,并提出了相应的控制方案。

　　1　机组舱结构及载荷特点与建模处理

　　1.1　结构特点

　　通信车的机组舱为具有吸声、隔声和隔热性能的多层厢型结构。其中,最外两层为2mm厚的钢板,钢板连接在框架结构基础上,钢板之内是由聚胺脂泡沫、刨花板和离心玻璃棉等构成的吸声、隔声、隔热层。整个通信车的外壳为2mm厚钢板。

　　1.2　载荷特点

　　载荷为机组舱左侧DF3000汽油发电机组工作时产生的噪声。作为声-结构耦合的声场分析,分析时选用的功率谱为倍频程谱,其中心频率为31.5Hz、63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz、8000Hz,其对应的噪声声功率级分别为55.9dB(A)、62.1dB(A)、78.2dB(A)、84.7dB(A)、83.0dB(A)、80.2dB(A)、89.9dB(A)、88.0dB(A)、80.1dB(A)。该噪声在机组舱内、车厢内及车外传播,并有部分声能因材料的阻尼作用而被吸声材料吸收。

　　1.3　建模处理

　　基于机组舱结构、形状、材料、载荷方面的特点,在进行声—结构耦合场分析时,用球面声波模拟机组舱左侧汽油发电机组工作时的噪声。由于声波以球面波传播,故建模时必须将整个车厢及机组舱考虑在内,并且还在车厢外建了一个半径为4m的球体,用以模拟车厢外至无限远处的声场。

　　由于聚胺脂泡沫、刨花板和离心玻璃棉等材料主要是起吸声、隔声和隔热的作用,它们不能作为结构材料承受载荷,也不能作为理想流体传播声音,故在建模过程中,通过设置结构—流体耦合处流体单元的吸声性能来模拟离心玻璃棉等材料的吸声特性,而没有对它们进行单元划分。

　　根据以上思想建立的声—结构耦合场分析的几何模型如图1所示。

　　2　通信车声—结构耦合分析结果

　　我们分析了机组舱在汽油发电机组噪声倍频程各个中心频率的声场分布及其振动情况。分析中车厢内泡沫及穿孔钢板的吸声系数取为α=0.5,在车厢内工作台处和车厢背后约1米处正对发电机组一侧各选取了15个关键节点,分别计算了这些点在各频率时的声压值,并进一步换算成相应的分贝值。根据汽油发电机组的声激励的特性及其引起的机组舱结构振动程度的不同,我们在此提取了几个有代表性的频率进行分析。