发动机作为一种动力机械,在国民经济生活中应用十分广泛。振动和噪声是评价发动机产品性能好坏的一个重要参数。随着各种振动噪声标准和法规的出台,以及人们对环境保护和振动噪声舒适性(NVH)的实际需求,结构振动与噪声控制己成为现代发动机技术的一个重要研究方向。在设计阶段了解发动机振动和噪声辐射水平,基于仿真模型进行整机声学优化,对确保发动机产品满足日益严格的振动噪声要求,提高产品竞争力,具有十分重要的意义。本课题采用有限元法(FEM)、多体动力学(MBD)和边界元法(BEM)对发动机结构辐射噪声进行了系统研究,并以F168汽油机为研究对象,进行结构噪声预测,为结构修改优化提供参考依据。主要工作如下:(1)查阅相关文献资料和理论知识,分析发动机结构噪声预测的现状,确定本课题的工作方案和技术路线;(2)建立发动机的实体模型和有限元模型,进行模态分析。有限元模型的建立要根据实际情况,综合考虑计算精度与速度等因素,确定单元类型及尺寸。模态分析得到影响发动机振动噪声水平的固有频率和特征值,可用来验证有限元模型,也可作为以后结构修改的依据。(3)在Excite软件中建立发动机的动力学模型,进行动力学响应分析。发动机有限元模型的自由度数非常大,利用子结构方法,通过矩阵缩减,可将自由度数目从几十万个减少到几千个,节省计算时间和资源。Excite将有限元法和多体动力学方法相结合,考虑结构连接之间的非线性因素,较为全面地分析了发动机的动力学响应。(4)建立发动机边界元模型,并导入动力学响应分析的结果,利用噪声预测软件Sysnoise实现结构噪声预测,得到空间场点声压、声强、声功率和辐射效率等声学结果,并结合动力学响应分析的结果,对辐射噪声较大的部位提出结构修改及优化措施。