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燃烧噪声传递函数的改进遗传算法计算及分析

魏招毅 黄立 王维 高文志 付振 贺红

魏招毅, 黄立, 王维, 高文志, 付振, 贺红. 燃烧噪声传递函数的改进遗传算法计算及分析[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(3): 329-336. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200073
引用本文: 魏招毅, 黄立, 王维, 高文志, 付振, 贺红. 燃烧噪声传递函数的改进遗传算法计算及分析[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(3): 329-336. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200073
WEI Zhaoyi, HUANG Li, WANG Wei, GAO Wenzhi, FU Zhen, HE Hong. Calculation and Analysis of Combustion Noise Transfer Function by Improved Genetic Algorithm[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(3): 329-336. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200073
Citation: WEI Zhaoyi, HUANG Li, WANG Wei, GAO Wenzhi, FU Zhen, HE Hong. Calculation and Analysis of Combustion Noise Transfer Function by Improved Genetic Algorithm[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(3): 329-336. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200073

燃烧噪声传递函数的改进遗传算法计算及分析

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200073
详细信息
    作者简介:

    魏招毅(1995-), 硕士研究生, 研究方向为发动机燃烧噪声, weizhaoyi@tju.edu.cn

    通讯作者:

    高文志, 教授, 博士生导师, gaowenzhi@tju.edu.cn

  • 中图分类号: TK402

Calculation and Analysis of Combustion Noise Transfer Function by Improved Genetic Algorithm

  • 摘要: 为改善传统的多元线性拟合传递函数方法所具有的局限性,更准确地进行内燃机燃烧噪声分析与预测,本文采用改进的遗传算法对燃烧噪声传递函数和机械噪声进行寻优计算。首先在相同工况下改变喷油策略计算得到燃烧噪声传递函数,并通过实验验证了燃烧噪声传递函数的不同负荷下的一致性规律;随后根据这一规律,在负荷特性下计算燃烧噪声传递函数,并结合缸压数据预测不同喷油策略下发动机总噪声水平。结果表明:改进遗传算法在计算燃烧噪声传递函数方面更具优势,通过负荷特性数据进行计算能够准确得到燃烧噪声传递函数和机械噪声,并且对总噪声的预测偏差均小于2%。
  • 图  1  遗传算法主要计算流程图

    图  2  遗传算法计算寻优过程

    图  3  缸压激励向机体表面传递路径示意图

    图  4  实验台架测试系统

    图  5  2 000 r/min时基于喷油策略各负荷计算得到的燃烧噪声传递函数曲线(能量域)

    图  6  2 000 r/min时基于喷油策略各负荷计算得到的燃烧噪声传递函数曲线(LSA, 对数坐标)

    图  7  2 000 r/min时满载负荷下燃烧噪声计算值和测试值对比

    图  8  1 800 r/min时基于喷油策略各负荷计算的燃烧噪声传递函数曲线(LSA, 对数坐标)

    图  9  2 000 r/min时基于负荷特性计算得到的燃烧噪声传递函数曲线(能量域)

    图  10  2 000 r/min时基于负荷特性计算得到的燃烧噪声传递函数曲线(LSA, 对数坐标)

    表  1  实验柴油机主要参数

    项目 参数
    发动机型式 电控高压共轨四冲程直喷增压柴油机
    气缸数 4
    排量/L 1.85
    压缩比 18.5∶1
    点火顺序 1-3-4-2
    进气方式 增压中冷
    冷却方式 强制循环水冷式
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    表  2  实验测试工况

    项目 参数
    转速(负荷) 2 000 r/min(100%, 200 N·m)
    2 000 r/min(80%, 160 N·m)
    2 000 r/min(60%, 120 N·m)
    2 000 r/min(40%, 80 N·m)
    喷射策略 仅主喷喷油策略下调整主喷定时
    调整目标值 调整主喷定时标定值
    (-4°, -2°, 基础值, +2°, +4°, +5°, +7°, +9°)
    注: 选取1 800 r/min调整主喷定时(-2°, 基础值, +2°, +4°)作为验证数据。
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    表  3  2 000 r/min时计算得到总噪声与测试总噪声偏差 %

    主喷定时调整 40%负荷 60%负荷 80%负荷 100%负荷
    -4° 0.86 0.31 -0.11 0.97
    -2° 0.53 -0.21 -0.11 1.19
    标定值 -0.31 -0.62 -0.21 -0.32
    +2° -0.31 0.52 -0.21 -0.64
    +4° -0.92 -1.03 -0.53 -0.75
    +5° -1.22 0.31 -1.24 -0.53
    +7° -0.81 -0.41 0.00 -0.73
    +9° -1.11 -1.60 -1.52 -1.75
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    表  4  2 000 r/min时机械噪声计算与测试值对比

    顶端方向 声压级/dB(A) 偏差百分数/%
    倒拖法测试值 84.12 0.02
    遗传算法计算值 84.10 -
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    表  5  1 800 r/min时计算得到总噪声与测试总噪声偏差 %

    主喷定时调整 40%负荷 60%负荷 80%负荷 100%负荷
    -2° 1.10 0.15 0.02 -0.16
    标定值 0.04 -0.02 -0.39 0.06
    +2° 0.18 0.01 0.03 -0.23
    +4° -0.34 0.06 -0.05 -0.03
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    表  6  2 000 r/min时机械噪声计算与测试值对比

    顶端方向 声压级/dB(A) 偏差百分数/%
    倒拖法测试值 84.12 1.2
    遗传算法计算值 85.20 -
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    表  7  2 000 r/min时不同负荷喷油策略总噪声预测偏差 %

    主喷定时调整 40%负荷 60%负荷 80%负荷 100%负荷
    -4° 0.18 0.30 0.20 -1.21
    -2° 0.11 0.35 0.27 -0.80
    标定值 -0.46 0.36 -0.32 -0.32
    +2° 0.09 -0.12 -0.19 -0.61
    +4° 0.16 0.35 0.31 -0.39
    +5° -0.77 0.21 -0.15 -0.11
    +7° -0.60 0.09 0.47 0.54
    +9° -0.76 -0.24 0.19 0.19
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  • 收稿日期:  2019-11-15
  • 刊出日期:  2021-03-01

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