柴油机振动与噪声预测：EHD耦合模型分析

"基于EHD耦合模型的发动机振动和噪声预测分析，是何振鹏、张俊红等学者的一项研究，旨在通过边界元/有限元（BEM/FEM）耦合技术预测柴油机的振动和噪声。该研究受到高等学校博士点专项科研基金资助，主要研究者何振鹏专注于现代发动机设计和内燃机摩擦学领域，而通信联系人张俊红则在现代发动机设计、动力机械振动噪声及控制方面有深入研究。他们构建了柴油机的整机柔性结构模型，并运用模态缩减理论，结合曲轴与机体的摩擦学耦合关系，建立动力学仿真分析模型，从而预测发动机的振动响应。研究表明，利用弹性流体动态液压润滑（EHD）的耦合计算方法可以准确施加轴承激励载荷，快速获得结构表面振动速度数据，评估零部件在特定频率范围内的振动贡献。进一步地，他们将结构表面节点的速度响应作为声学边界元分析的边界条件，预测柴油机的噪声。该FEM/BEM耦合技术在发动机振动和噪声预测分析中的应用，为低振动低噪声产品的开发和部件优化设计提供了理论支持。研究关键词涉及动力机械及工程、弹性流体动态液压润滑、模态缩减、动力学、有限元和边界元。" 这篇论文详细介绍了如何运用先进的计算方法来预测发动机的振动和噪声，重点在于EHD耦合模型的应用。EHD（弹性流体动力学液压润滑）模型是一种考虑流体弹性效应的润滑理论，对于理解和预测高负荷下的润滑状态至关重要。在发动机设计中，降低振动和噪声对于提高整体性能和驾驶舒适性有着直接影响。通过建立柴油机的有限元模型，研究人员能够模拟实际工作条件下的结构响应，特别是在考虑曲轴与机体的耦合效应时，可以更准确地评估整个系统的动力学行为。 模态缩减理论在此过程中起到了关键作用，它能够简化复杂的动力学模型，提取关键的振动模式，从而有效地减少计算复杂性和时间。通过这种方式，可以快速得到发动机在不同频率下的振动特性，对于识别和优化噪声源非常有用。 此外，边界元法（BEM）和有限元法（FEM）的耦合技术结合了两者的优点，前者在处理边界问题上效率高，后者则擅长处理内部域的问题。在预测噪声时，他们利用FEM分析得到的结构表面振动速度作为BEM分析的输入，这使得能够精确预测发动机的声辐射特性，从而有助于噪声控制。 这项研究提供的方法为发动机设计者提供了一种工具，可以提前预测和控制发动机的振动和噪声问题，这对于提升发动机的性能和满足日益严格的排放与噪声标准具有重要意义。其成果对于未来的发动机研发和设计优化具有指导价值。