摘 要: 針對靜音型發(fā)電機(jī)組加隔聲罩前后噪聲變化，利用 ANSYS 仿真軟件，采用聲 - 結(jié)構(gòu)耦合的方法，對其進(jìn)行仿真分析，通過仿真結(jié)果驗(yàn)證了隔聲罩對機(jī)組噪聲控制的作用。

近年來，隨著社會環(huán)保呼聲的提高，克服噪聲污染的問題已經(jīng)擺上了議事日程，發(fā)電機(jī)組的噪聲，更是人們關(guān)注的重點(diǎn)。靜音型或者說低噪聲發(fā)電機(jī)組研制，已成為一個新的課題。靜音型發(fā)電機(jī)組的降噪，主要采用加裝隔聲罩的方式，本文將利用 ANSYS 仿真軟件，對小型靜音型發(fā)電機(jī)組加裝隔聲罩后的噪聲，進(jìn)行仿真分析。

靜音發(fā)電機(jī)組三維立體模型

基于靜音型發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)、形狀、材料、載荷方面的特點(diǎn)，在進(jìn)行聲—結(jié)構(gòu)耦合場分析時，用球面聲波模擬機(jī)組工作時的噪聲。由于聲波以球面波傳播，無對稱性，故建模時必須將整個機(jī)組考慮在內(nèi)，并且還在其外圍建了一個半徑為 3 m 的球體，用以表示隔聲罩外至無限遠(yuǎn)處的聲場。由于吸聲材料主要是起吸聲作用，不能作為結(jié)構(gòu)材料承受載荷，也不能作為理想流體傳播聲音。故在建模中，通過設(shè)置結(jié)構(gòu)—流體耦合處流體單元的吸聲性能，來模擬泡沫等材料的吸聲特性，而沒有對其進(jìn)行單元劃分。根據(jù)以上思想建立的聲—結(jié)構(gòu)耦合場分析的幾何模型如圖 1 所示。

發(fā)電機(jī)組聲學(xué)幾何模型圖

1.球面聲波的聲壓計(jì)算

已知所測發(fā)電機(jī)組的 1/3 倍頻程譜的中心頻率（Hz）分別為：31.5 ；63；125；250；500；1 000；2 000；4 000；8 000，其對應(yīng)的聲功率級（dB(A)）分別為 45.9；54.2；69；75.7；87；92.1；97.7； 92.5；81.4。因其測量的是發(fā)電機(jī)組周圍 1m 處的聲功率值，而所建的有限元模型中用來模擬該聲源的，是一個半徑為 0.3 m 的球，因此，應(yīng)將所給的 1m處的聲功率級換算為 0.3 m 處的球面上的聲壓。已知聲功率級（dB）的定義公式：LW = 10 lg ww0，其中 w0 =10-12w，是基準(zhǔn)值。可知聲功率：LW w =w0 ×10 10，又據(jù)公式 w = 4π·r2I 可知，在 r = 0.3m 球面的聲強(qiáng)為：I = w 24π·r。

由以上所給公式，

當(dāng)聲波頻率為 31.5 Hz 時，聲壓 p31.5 = 0.005 450 422 607 44 當(dāng)聲波頻率為 63 Hz 時，聲壓 p63 = 0.014 171 968 466 04 當(dāng)聲波頻率為 125 Hz 時，聲壓 p125 = 0.077 880 759 351 10 當(dāng)聲波頻率為 250 Hz 時，聲壓 p250 = 0.168 434 160 890 56 當(dāng)聲波頻率為 500 Hz 時，聲壓 p500 = 0.618 628 860 943 50 當(dāng)聲波頻率為 1 000 Hz 時，聲壓 p1000 = 1.112 833 465 210 51 當(dāng)聲波頻率為 2 000 Hz 時，聲壓 p2000 = 2.120 460 453 593 54 當(dāng)聲波頻率為 4 000 Hz。時，聲壓 p4000 = 1.165 279 690 648 33 當(dāng)聲波頻率為 8 000 Hz 時，聲壓 p8000= 0.324 661 041 348 97 聲級的運(yùn)算不能直接作代數(shù)運(yùn)算，在實(shí)際聲場中，有多個聲源相互作用時，聲級計(jì)測得的總聲壓級并不是各個聲源單獨(dú)作用時的聲壓級的代數(shù)和，而是按能量疊加來得到的總聲壓級。能量疊加關(guān)系為：w =Σnwi。

2. 聲—結(jié)構(gòu)耦合仿真分析

根據(jù)所提供的發(fā)電機(jī)組的 1/3 倍頻程譜中心頻率，我們分析了該發(fā)電機(jī)組在頻率（Hz）為 31.5；63；125；250；500；1 000； 2 000；4 000；8 000 等 9 個頻率的聲場分布選取 12 個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)中的最大值，作為該噪聲頻率下發(fā)電機(jī)組經(jīng)過吸聲降噪處理后的聲壓值，

3. 結(jié)果分析

通過對仿真結(jié)果的分析，可以看出經(jīng)過隔聲罩吸聲降噪后，在 31.5 Hz～ 8 kHz 的噪聲頻率范圍內(nèi)，噪聲的最大點(diǎn)出現(xiàn)在 2 kHz 下，其聲壓值為 69.5 dB（A），其余各頻點(diǎn)的噪聲更低，相比與發(fā)電機(jī)組裸機(jī)時的噪聲，降噪效果明顯。