基于粒子阻尼的高铁内装木地板减振降噪设计

随着高铁速度的不断提升,振动噪声问题越来越显著,这对高铁内装木地板的隔声性能和轻量化提出了更高的要求。文章对某尺寸内装木地板进行隔声性能研究,首先基于离散元法,对内装木地板粒子阻尼器的外观和结构进行设计,以满足安装要求;然后,通过统计不同粒子阻尼器配置下的耗能值,研究不同安装区域、不同粒子材质和不同粒子粒径对于内装木地板隔声效果的影响,从而得到最优配置方案;最后,通过隔声试验进行验证。试验数据表明,不同粒子阻尼器配置方案的隔声性能与离散元仿真结果一致,证明了离散元模型的有效性,并且最优粒子阻尼器配置方案的各频段隔声量提升明显,计权隔声量提升了3.9 dB,完全符合预期目标,证明了粒子阻尼器对于内装木地板减振降噪的有效性。通过将粒子阻尼技术应用于高速动车组内装木地板的减振降噪中,为高速动车组内装地板等结构的减振降噪提供了新的思路,具有重要的工程意义和应用价值。

基于粒子阻尼的高速动车组侧墙蒙皮减振研究

高速动车组高速运行时,振动、冲击及气动效应复杂,随着动车组速度的不断提升,侧墙结构振动问题越来越显著。为了解决高速动车组高速行驶时车体侧墙蒙皮的振动问题,提出一种基于粒子阻尼技术的高速动车组侧墙蒙皮设计方法,能够在列车高速行驶时提高它的减振特性。首先建立侧墙结构模型,基于侧墙结构的动力学特性,通过模态分析得到侧墙各阶固有频率及其对应的振型从而确定粒子阻尼器的最佳安装位置。然后对粒子阻尼器的外观和结构进行设计以符合安装要求,再基于离散元理论,通过前面模态分析得出的频率以及阻尼器安装位置建立侧墙结构粒子阻尼器的能量耗散模型,分析阻尼器粒子材质、粒子粒径和粒子填充率对侧墙系统耗能的影响,比较各种配置方案最终耗能值的大小,从而得出粒子阻尼器的最佳配置方案。通过动力学分析和离散元模拟发现,设计粒子材质为铁基粒子、粒径为2 mm,填充率为95%的粒子阻尼器耗能值最大,减振效果最好。最后搭建试验台进行验证。试验结果表明:侧墙结构敏感区域安装仿真所设计粒子阻尼器减振效果平均可达65%以上,各阶频率对应峰值降幅明显,证明了粒子阻尼在高铁侧墙中应用的有效性。研究成果为动车组侧墙蒙皮的减振降噪提供一种新的思路,具有重要的工程意义和应用价值。

复合推进剂中铝粉粒度对分布燃烧响应和粒子阻尼特性影响

针对不同初始铝粉粒度的含铝复合推进剂,对其燃烧产物粒子阻尼特性和铝粒子分布燃烧响应特性进行了试验研究。试验结果表明:粒子阻尼的大小取决于流场中的凝相燃烧产物粒径分布和振荡频率,与推进剂中铝粉初始粒度基本无关;粒子阻尼预估方面,采用单一粒径预估的阻尼值与实际测量的阻尼值相比,仍存在一定的误差(>10%),需要进一步改进;分布燃烧响应方面,在同一振荡频率范围内,分布燃烧响应特性与复合推进剂中初始铝粉粒度有关,即初始铝粉粒度越大,在燃烧过程中产生的分布燃烧增益越大,这对于发动机燃烧的稳定性是十分不利的。

基于粒子阻尼的动力装置基座减振优化设计研究

以动力装置安装基座为研究对象,通过理论解释粒子阻尼的减振特性,借助有限元和离散元等仿真工具,确定粒子阻尼的初步设计方案,并通过振动特性及振动能量分析优化其布置位置,并对粒子的材质、粒径、填充率、表面摩擦因数、表面恢复系数等参数进行优化,确定最终的设计方案。设计仿真计算的模型验证试验台,通过减振特性测试,从粒子的材质、粒径、填充率、安装位置等角度进行验证。结果表明:粒子阻尼具有明显的减振效果,优化设计方案预期效果,并得到有效验证。该方法为动力装置安装基座的减振增添了新的控制手段,为进一步提升船舶隐身性贡献力量。

基于粒子阻尼器的船舶推进轴系减振研究

推进器激励力经轴系传递至船体的振动是影响船舶艉部声学性能的一个重要方面,为了实现衰减该传递路径振动量级的目的,于螺旋桨与推力轴承间轴段布置粒子阻尼减振器,通过仿真获得配置不同方案阻尼器的推进轴系的耗能结果,分析阻尼器配置对船舶推进轴系系统动特性的影响。基于轴系机理试验台架进行试验,以推力轴承基座振动加速度响应量级作为评价指标,充分评判了粒子阻尼减振器在推进轴系减振的适用性与实际效果。试验结果表明,在适当的位置安装粒子阻尼器可以获得显著的减振效果,同时验证了仿真结果的准确性。

大过载对固体火箭发动机粒子阻尼的影响

针对大过载条件下(30 g)固体火箭发动机粒子阻尼预估问题,采用离散元法(DEM)对大过载下固体火箭发动机内的粒子阻尼开展了数值模拟研究工作。通过考虑粒子空间分布的粒子阻尼预估方法来计算不均匀分布下的粒子阻尼,进而分析获得了过载下燃烧室内不同直径粒子的空间分布及阻尼特性。研究结果表明:30 g的大过载会显著影响燃烧室内粒子的空间分布及粒子阻尼特性,且不同大小的粒子受影响程度显著不同。横向过载下,燃烧室内粒径大于30μm的粒子在极短的时间内即会在局部区域形成聚集带和真空带。采用与空间分布相关粒子阻尼预估方表征粒子阻尼,发现非均匀分布下粒子的阻尼值比均匀分布时小;在横向大过载下,粒子阻尼的减小(可达30%)发生在极短时间(5 ms)内,且粒径越大的粒子其阻尼减小得越早、越快,这对发动机燃烧的稳定性是十分不利的。

动车组车体端墙粒子阻尼器减振的数值分析与实验研究

动车组车体端墙的振动及其带来的辐射噪声会直接影响动车乘坐的舒适性以及列车高速运行时的平稳性,甚至造成结构疲劳失效。针对端墙结构在40 Hz激励频率处异常振动的问题,提出一种基于粒子阻尼技术的端墙减振方法。建立端墙粒子阻尼器的离散元模型,并根据粒子系统耗能大小,对阻尼器布置方案和分层数进行优化,通过实验分析了各减振方案下端墙的加速度响应。实验数据表明,安装粒子阻尼器后,端墙在40 Hz激励频率处主振方向的减振率可达80%以上,该结果也验证了理论和仿真模型的正确性。

基于粒子阻尼的丙烯压缩机出口管线阻尼减振研究

针对国内某1000 kt/a乙烯项目丙烯制冷压缩机出口管线振动过大的问题,研究了粒子阻尼减振技术在管道上的减振效果。采用有限元分析方法进行了模态分析及阻尼减振仿真计算,结合现场测试数据,分析了管线振动的原因,结合现场的空间布置参数及理论计算结果,设计了合理的管道阻尼减振方案,在原始管线结构不改变、相关设备不停机的情况下,结合现场空间尺寸,完成了阻尼减振器的现场安装,有效地限制管线的振动在安全范围内,确保了装置设备的安全运行。

基于有限元—离散元耦合的粒子阻尼减振研究

在侧挂构型发射任务中,中心承力筒与卫星直接连接,其动力学特性对卫星的振动响应有直接影响。首先分析中心承力筒的模态特性,据此完成粒子阻尼器的结构参数设计。随后,使用有限元--离散元耦合仿真方法,确定了阻尼器填充粒子的最佳直径和阻尼器最佳安装位置。仿真结果表明,该方案下星箭界面减振效果可达40%。最后,使用最优粒子阻尼参数开展水平激励实验。实验结果表明,与未安装粒子阻尼器相比,中心承力筒+粒子阻尼器组合体的减振效果可达35%以上,与仿真结果一致。

速度平方阻尼粒子和方型势阱

研究了方型势阱中的受到与速度平方成正比例的力的粒子 ,并得到了在无穷深势阱中受到与速度平方成正比例的力的粒子的能量本征值和能量本征函数 .

基于阻尼粒子群优化的地磁场测量误差补偿

针对三轴磁力仪在磁场测量过程中的磁干扰问题,提出了基于阻尼粒子群优化算法的磁测误差补偿方法。建立了磁力仪误差和载体磁干扰的一体化误差补偿模型,分别采用阻尼粒子群算法和Two-step方法对非线性观测模型进行参数估计。以质子磁力仪数据作为真值,借助无磁转台充分连续采样,实验结果显示,阻尼粒子群算法对于磁场测量误差具有良好的抑制作用。补偿后,由阻尼粒子群算法和Two-step方法得到的均方根误差分别由1 025.7降至60.304 4、581 n T。结果表明,阻尼粒子群算法取得了更好的补偿效果,补偿精度提高了至少一个数量级,为磁场测量误差提供了一种非常有效的补偿方法。

选煤厂节能降噪方法研究

在煤炭分选加工过程中,由于物料间的碰撞与摩擦、设备高速运行等原因,导致噪声成分复杂且相互叠加,尤其是筛分、破碎、运输等环节,噪声通常超过90 dB,对作业人员产生较大职业健康危害。为降低选煤厂噪声,研究选煤厂设备运行时噪声的产生和传递机理,根据工程经验和国内外噪声治理研究现状,借鉴航空航天、深地深海等领域噪声治理优秀成果,在安装防护罩、设置积煤台、改变溜槽结构形状、使用降噪胶条等传统方法的基础上,重点研究破碎机、筛机、刮板机、胶带机、溜槽等设备和车间墙壁等,进一步利用粒子阻尼技术、柔性超材料、空气弹簧和永磁电机等新材料、新技术,从源头上减少噪音产生量,使选煤厂车间内噪声由原来的90 dB降至85 dB以下,有利于降低噪声相关疾病的发病率,保障职工身心健康。

过载条件下固体发动机声能共振规律研究

从声学角度出发,将粒子阻尼转化为声腔介质的声衰减系数,探究不同过载条件下固体发动机粒子阻尼对声学特性的影响规律,以声学响应传递函数评估发动机声不稳定性;通过划分不同计算域,计算各区域粒子阻尼及对应声衰减系数,并将其添加到声场中进行声学计算;对比分析了过载为3 g、6g、9g、12g、15g工况下粒子的空间分布特性及声学响应变化规律。结果表明,在粒径不变的前提下,随着横向过载的不断增加,发动机内粒子空间分布的不均匀性显著增加,各监测点声学响应传递函数随横向过载的增大呈增大趋势,表明在横向大过载下,粒子阻尼对发动机内压力振荡的抑制作用减弱,这对发动机稳定性极其不利;在同一工况下,发动机头部声学响应值高于喷管喉部附近,将对声不稳定产生消极影响。

管带机噪声影响下的蜂窝复合结构设计

为了降低管带机运行过程中的噪声,提出了一种针对管带机噪声的蜂窝复合结构隔声屏。首先,基于有限元-边界元混合声场仿真方法,分析了在管带机噪声影响下现场隔声屏的隔声效果;然后,结合有限元-离散元耦合模型,分析了蜂窝复合结构的隔声性能,发现蜂窝复合结构的隔声量较现场隔声屏高了15.79 dB;接着,通过对蜂窝复合结构隔声屏的形状进行优化设计,得知增设斜板角度为60°、长度为700 mm的隔声屏隔声效果最佳;最后,根据现场测量结果验证了仿真方法的可靠性,并通过蜂窝复合结构隔声性能试验,验证了该结构对管带机噪声有良好的抑制作用。