采用有限元建模对采矿车驾驶室内噪声的有源控制分析.rar

采用有限元建模对采矿车驾驶室内
噪声的有源控制分析

摘要：数字仿真已被用于预测通过有源噪声控制后的移动矿用车驾驶室内声学势能的减少量。通过有限元模型计算出驾驶室结构模型和空腔模型的共振频率和振型。模态耦合分析被用来确定模型对内部声源的耦合响应，并将计算结果与驾驶室内的测量结果进行比较，并以此来改进有限元模型与物理测量之间的相关性以确保有限元模型针对不同配置的控制源和误差传感器能预测驾驶室内有源噪声控制的效果。根据前人的工作经验可以得出，如果控制源被放在靠近初级容积速度源,那么驾驶室内声学势能可以明显降低。然而，增加远离初级声源传感器的数量或者控制源的数量对驾驶室内整体声学势能的降低没有影响。这个结果是通过结合了控制源到误差传感器传递函数测量方法和二次优化理论的脱机试验所得到的，同时发现，矿用车驾驶室内误差传感器处的声学势能得到很好的降低是可能的，但是通过远离初级声源的控制源来达到全空间有源噪声的控制是不可行的。

1 前言
重型机械如柴油机驱动的矿用车辆驾驶室内的低频噪声会使驾驶员感到疲劳和分散注意力。本文采用有限元模拟方法对有源噪声控制系统在Caterpillar矿用车驾驶室的应用效果进行了研究。
先前有源噪声控制在封闭空间的应用包括分析、数值和试验研究。总的说，这些研究结果表明，倘若能满足下面即将讨论的情况，有源噪声控制方法将会在封闭空腔的降噪上起作用。
Nelson[1]等从理论上研究了在单一频率稳态激励下任意封闭空间的全空间有源噪声控制的可行性。他们得出只有当控制源位于初级声源半波长之内时，高模态密度封闭空间才可能使得声势能的降低。Bullmore[2]等在低模态密度声场中，若次级声源位于初级声源声场的波谷，尽管次级声源在初级声源一个波长距离之外，全空间有源噪声也能得以衰减。当不止一个主要模态占支配地位时，将传感器布放在空间拐角和降低拐角处的响应都能最大程度降低封闭空间声势能。然而，要达到这种情况，初级激励频率必须等于共振频率。
Elliott[3]等尝试了用一个简单的长方体封闭空间进行试验验证了前两项研究。如Bullmore[2]等通过计算机仿真所预测的一样，仅当封闭空间在激励下处于共振状态时，噪声得到了很好的降低。阻尼传递函数的仿真值和测量值能很好匹配，但是，预测的噪声降低量和所观测到的结果并不吻合。封闭空间声场分布的预测值和实测值相似，但两者幅度并不相同。为了帮助比较分析将两者声场幅度都设置为相同。成功预测窄带噪声声学势能的降低表明了大多数情况下声学势能将会降低，但是也有可能增加其他频率噪声的声势能。