噪声与振动控制

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2018, 38(4): 0-1.

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簇绒地毯织机结构声辐射特性研究

徐洋，赵锦艳，盛晓伟，张晓蕾

2018, 38(4): 1-5. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.001

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为进行簇绒地毯织机结构声辐射特性研究，首先建立簇绒地毯织机主织造机构的有限元模型，以实际测量得到的振动速度信号作为激励，计算主织造机构加速度响应；然后，利用 LMSVirtual.LabAcoustics软件建立地毯机主织造机构和工作空间的声学边界元模型，以加速度响应作为声学边界条件，采用直接边界元法计算主织造机构的声辐射噪声；随后，采用间接边界元法进行工作空间与玻璃耦合的复合声场的噪声计算，分析其声场分布特性并计算工人人耳处场点声压级；最后，实验测得工人作业处场点声压级，其结果表明：对簇绒机主织造结构表面的噪声来说，主轴位置处的噪声值较高，声波辐射具有一定的指向性，并且随着频率升高，工作空间中的声场分布逐渐均匀，工人作业处的噪声值较高。

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二维声子晶体带隙特性分析与应用研究

姜超君 1，2，向阳 1，2，张波 1，2，郭宁 1，2，何鹏 1，2

2018, 38(4): 6-11. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.002

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声子晶体在减振方面拥有广泛应用前景，而带隙分析是将其付诸应用的首要前提。先利用有限元法研究结构与材料参数对带隙的影响，接着基于带隙特性分析的结果，根据实验所得的典型船用离心泵机脚的振动特性，设计以硅橡胶为基体、铅为散射体的声子晶体薄板。将声子晶体引入舱段减振设计中并进行相应的数值响应验证，结果表明：将所设计的声子晶体薄板插入舱段的内底板，在带隙作用范围内可有效阻抑振动传递，并降低舱段外壳的振动响应。

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车辆主动座椅悬架的天棚反步控制器设计

赵强，张娜

2018, 38(4): 12-17. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.003

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为提高车辆的乘坐舒适度，针对车辆主动座椅悬架提出一种新的基于近似天棚阻尼参考模型的反步控制方法。在建立并分析 1/4车辆座椅悬架动力学模型的基础上，把近似天棚阻尼系统作为参考模型，将实际被控系统和参考模型之间的动态误差引入到反步的思想中，在保证系统达到一致渐进稳定的前提下，通过反步设计方法完成控制器设计 ,最终获得基于加速度反馈的实时作动力。最后通过与 PID和被动悬架仿真结果的对比，证明该系统的动态误差是指数渐近稳定的，且该方法可明显增强车辆座椅悬架系统减振效果，所提出的反步控制方法对于座椅悬架的实际控制具有参考价值。

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基于小波包模糊熵的往复压缩机轴承故障特征提取方法研究

赵海洋，韩辉，王金东，李颖

2018, 38(4): 18-22. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.004

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针对多尺度模糊熵(multi-scale fuzzy entropy，MFE)分析时间序列复杂性时捕捉不到高频组分信息的局限，提出一种新的基于小波包模糊熵(wavelet packet fuzzy entropy，WPFE)的故障特征提取方法。该方法利用小波包对信号的低频和高频成分进行分解，应用模糊熵对各频带分量进行量化得到特征向量，因而能提取更全面、准确的故障信。以往复压缩机传动机构为研究对象，将小波包模糊熵作为特征提取工具，通过振动信号提取不同位置轴承间隙大故障的特征向量，利用支持向量机作为分类器，与多尺度模糊熵进行对比分析，验证了该方法的有效性。

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基于等效源法的单全息面分离声场研究

田湘林1，楼京俊2

2018, 38(4): 23-26. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.005

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近场声全息能高分辨率的重构声场，但是其严格的自由声场条件在工程上很难得到满足，声场分离的方法能虚拟出自由声场，扩大了近场声全息技术的应用范围。目前的声场分离的方法需要对声源有较多的先验知识，一定程度上阻碍了近场声全息技术的应用。文章根据声波等效源法的原理提出一种新的单全息面分离声场方法，无需目标声源和噪声源的先验知识，即可对声场进行分离，达到虚拟消声的效果。理论推导确保了方法的正确性，数值仿真验证了该方法的可行性。

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基于混沌粒子群算法的冰箱压缩机隔振优化设计

李成喜，张建润，杜晓飞，吕剑乔

2018, 38(4): 27-33. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.006

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冰箱压缩机隔振系统的参数寻优问题关系到隔振成败，传统参数优化设计存在容易陷入局部最优和迭代发散问题。针对该问题建立压缩机4 点隔振的动力学模型，提出以隔振系统的6 自由度能量最大程度解耦为优化目、以4 点支撑的各向刚度为设计参数的系统频率离散分配优化方法，首次采用基于罚函数约束的混沌粒子群算法进行隔振参数寻优求解。结果表明，优化后隔振系统固有频率分配更加合理，主要方向解耦率得到显著提高。混沌粒子群算法克服传统序列二次规划法容易陷入局部最优的缺点，所得系统隔振效果优良，相对于遗传算法优化结果解耦程度更高。动力学仿真分析验证所提优化方法的合理性和有效性。

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柴油机高压油管加速载荷谱编辑研究

周帅1，2，任燕平1, 2，刘冰1，李伟东3，何文运1，2

2018, 38(4): 34-38. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.007

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针对高压油管耐久性试验耗时长的特点，研究高压油管加速疲劳试验在振动试验台上的应用。基于损伤等效原则，提出振动疲劳加速载荷谱编辑方法并对高压油管实测载荷谱进行编辑。对比加速载荷谱与原始载荷谱作用下高压油管疲劳寿命，验证加速载荷谱编辑方法及其在振动试验台上应用的可行性。结果表明：柴油机高压油管疲劳失效属于高周疲劳，其所受载荷中存在大量小载荷循环，将小载荷循环进行删除可保证在失效位置及失效形式一致的情况下，极大程度地缩短疲劳试验时间和成本。

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考虑风速分布的叶片MPC气弹控制

常林，刘廷瑞

2018, 38(4): 39-44. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.008

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作为叶片失效的重要原因，颤振一直是风电领域研究重点。以抑制叶片工作过程中的颤振为目的，建立分析模型时应充分考虑实际风速分布特别是风切变和塔影效应对叶片振动的影响，并在离散化后求取平均输入风速。针对小型风力机叶片气动弹性稳定性问题进行综合分析，根据实体结构建立叶片气弹模型，考虑非线性气动力作用时叶片大攻角、大风速工况下产生的高频、高幅失速颤振，模拟典型截面仿真振动位移。通过模型预测控制的滚动优化和误差矫正控制叶片挥舞、摆振两个运动方向的振动频率和幅值，结果表明振动形式实现控制后可在短时间内达到稳定且静差可接受。

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强振动环境下缠绕式液压胶管流固耦合特性

李俊1，杨忠炯1，2，张高峰1，蔡岳林1

2018, 38(4): 45-50. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.009

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针对TBM破岩过程产生基础振动对液压胶管内流体动态特性影响，根据层合板理论建立缠绕式液压胶管振动梁模型，并结合轴向流固耦合模型建立胶管轴向振动动力学模型。运用特征线法求解该数学模型，研究基础振动参数和胶管结构参数对流体响应特性影响，发现胶管出口压力波动幅值随基础振动振幅呈线性增加的趋势，随振动频率增加，在40 Hz左右达到最大，此时振动频率接近系统固有频率；胶管出口压力峰值随液压胶管长度增加而减小，胶管内径在8 mm到30 mm变化时，其先增大后减小，随泊松比增大而增大。研究结果表明振动沿胶管轴向分量加强了流体与胶管互动效应，可为TBM液压管系设计和抗振提供理论依据。

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电磁变刚度半主动动力吸振结构的振动控制研究

尤佳欣，王熙，杨斌堂

2018, 38(4): 51-55. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.010

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分析特殊结构变刚度动力吸振系统的移频和减振特性。提出一种电磁式变刚度结构，作用于传统动力吸振器以进一步改变主系统共振频率，实现振动宽频半主动控制。设计一种新型电磁变刚度结构的功能及支撑部件，在其内部形成闭合磁路，使转子在磁场作用下具有回复到平衡位置的特性。通过改变电流大小改变电磁力作用下结构刚度。基于结构设计，建立电磁变刚度结构磁路数学模型，并利用麦克斯韦应力张量理论，对磁场及输出转矩进行数学求解。利用Ansoft 进行有限元模拟分析，计算输出力矩。加工实验样机并测量输出转矩，对比模拟值、数值求解值，发现结果具有良好的一致性。仿真和试验结果验证了所提出电磁变刚度半主动吸振控制的可行性。

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滚筒洗衣机瞬态脱水阶段控制策略的研究

刘铸1, 2，陈海卫1, 2，徐达勇1, 2

2018, 38(4): 56-61. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.011

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滚筒洗衣机在瞬态脱水阶段的振动较为剧烈，为此制定脱水启动阶段电机转速的两种控制策略来实现滚筒洗衣机的减振降噪。首先，在动力学仿真软件ADAMS中建立滚筒洗衣机动力学模型，分析脱水工况下启动加速度以及偏心负载质量对瞬态脱水振动的影响。进而，依据瞬态脱水振动特点制定两种控制策略：分段式加速的开环控制策略以及基于传感器测振的闭环控制策略。最后,建立ADAMS与Simulink 联合控制仿真模型，对比研究传统加速方式工况下以及两种控制策略下滚筒洗衣机瞬态脱水阶段的振动情况。结果表明这两种控制策略在瞬态脱水阶段对滚筒洗衣机具有良好的抑振作用。

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改进的波束形成算法及其在多声源定位中的应用

谢雨轩，车驰东

2018, 38(4): 62-66. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.012

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为提高多点声源工况的定位精确度及简化设备，对传统波束形成算法进行改进。引入改进扫描中的扫描
向量并结合遗传算法对求解域内的非线性方程组进行求解，从而提高定位精度。基于改进算法，在消声室内采用空间
星型（Y型）传感器阵列对不同声源进行定位，并将结果与传统算法定位结果进行比较。由比较可见：当多个声源相距
较近时，这些源等效于单一点源，两种算法定位结果基本一致；但当声源相互距离增大时，改进算法可以有效提高定位
精度，并准确定位多个源的位置。

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卫星挠性附件用黏弹性阻尼器试验研究

孔祥森，周静，刘兴天，申军烽，周徐斌

2018, 38(4): 67-71. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.013

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用黏弹性阻尼器对卫星挠性附件进行仿真和实验分析与探讨。基于环形约束阻尼层减振原理，设计低频振
动抑制阻尼器，安装在挠性附件与星体之间，保证连接刚度并提供阻尼；建立挠性附件-阻尼器的有限元模型，通过模态
和频响分析获得不同阻尼参数对结构低频振动抑制影响规律；进行减振试验研究，结果表明，施加阻尼器后系统在1.4
Hz 处共振放大比降低30 %以上，阻尼器低频振动抑制效果良好。该结果对此类阻尼器的在轨应用提供工程设计
参考。

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后驱车动力传动系扭振分析

邓磊1，2，段龙杨1，2，刘波1，2

2018, 38(4): 72-75. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.014

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研究后驱车辆动力传动系扭转振动分析方法，根据实际工程问题，建立合适的仿真模型，计算传动系扭振模态频率，并与测试结果进行对比，验证该方法和仿真模型的正确性；在此基础上，分析了动系各部件对扭振模态的灵敏度，以便项目前期根据目标对扭振模态进行控制。本研究提供了一套有效的传动系扭振的分析方法，并取得良好的工程应用效果。

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I 型夹芯金属夹层板振动特性数值仿真分析

高处，刘文夫，邱伟强，陈磊

2018, 38(4): 76-80. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.015

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随着船舶结构设计技术的发展，轻型结构形式得到越来越多的重视。I 型夹芯金属夹层板是轻型结构的典型代表，对I 型夹芯金属夹层板架振动特性开展研究可为船舶减振防护设计提供指导。以某中型豪华邮轮的甲板板架为对象，结合豪华邮轮甲板板架特点，应用有限元法分析I 型夹芯结构金属夹层板架的模态和速度导纳特性，分析夹层板各设计参数的变化对典型位置处速度导纳的影响规律，可为I 型夹芯金属夹层板在船舶减振防护设计中的替代设计和应用提供参考。

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类高尔夫球表面处理对受电弓气动噪声的影响

侍荣春1，李辉2，韩健1，张捷1，肖新标1

2018, 38(4): 81-85. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.016

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针对高速列车弓网噪声，为降低主要由细长圆柱杆件构成的受电弓的气动噪声，建立三维圆柱绕流气动噪声分析模型，基于大涡模拟方法、声类比理论模拟圆柱杆件的流场特征，分析远场气动噪声频谱特性与分布规律，并对圆柱杆件表面作球缺型凹坑处理，分析表面处理方案的降噪效果。数值结果表明，来流与圆柱轴向所在平面法向的气动噪声受升力波动影响，声压级最大；圆柱来流方向前后气动噪声受阻力波动影响，声压级最小。圆柱表面球缺型凹坑处理方式可以有效降低圆柱杆件远场R=5 m处最大声压级，凹坑加密，降噪效果更好，优化模型II-1、II-2 和II-3 在R=5 m处最大声压级分别降低1.5 dB、1.9 dB和2.4 dB。相关结果可为高速列车噪声控制提供参考。

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温度对高速列车层合板振动声辐射的影响

开建，韩健，钟庭生，何远鹏，肖新标，周立群

2018, 38(4): 86-90. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.017

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我国高速铁路线路分布十分广阔，季节更替明显，温度变化显著，而温度变化将对高速列车层合板的振动声辐射产生影响。针对这一问题，基于混合有限元-边界元方法，建立温度场下的高速列车层合板振动声辐射预测模型，分析温度变化对高速列车层合板振动声辐射的影响规律。结果表明：随着温度升高，层合板各阶固有频率逐渐降低。在不考虑温度对阻尼特性影响的情况下，温度对230 Hz～340 Hz范围内的振动和声功率级影响显著，随着温度升高，振动位移和声功率级逐渐增大。当温度从-50 °C升高到50 °C时，该频率范围内的声功率级峰值增大11 dB，即每增加10 °C，该显著峰值声功率级增大约1.1 dB。该温度范围内的层合板声功率级总值随着温度的增大呈非线性增长，从-50 °C升高到50 °C时，声功率级总值增大约4 dB。相关结论可为在考虑温度影响条件下的车体低噪声设计提供参考。

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国五标准柴油机排气系统声学性能研究与设计

郑子健，翁建生，袁磊，孙鹏飞

2018, 38(4): 91-95. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.018

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针对满足国家第五阶段排放标准的排气系统，设计具有良好消声性能的消声结构。首先通过实验分析的方法研究发动机排气声源特性，发现与发动机点火频率相关的低频阶次噪声在排气噪声中占主导地位。然后基于平面波理论计算催化转化器传递损失，通过GT-Power 声学仿真与阻抗管传递损失测试进行验证，分析出载体在中高频具有良好的消声性能，这种性能可以使其代替吸声棉对排气中的高频气流噪声产生很好抑制效果。基于发动机声源特性以及催化器的声学性能，设计出针对低频噪声的消声器方案，并针对长尾管的声模态共振问题，在尾管中添加穿孔管消声器，降低特定转速下的模态噪声。实验表明设计方案达到预期的消声效果，且与相同型号发动机的国四标准排气系统对比具有更低的排气背压，可提升发动机效率与燃油经济性。

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基于静态台架试验的车体模态贡献量分析

何理，张立民

2018, 38(4): 96-99. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.019

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基于模态叠加原理推导车体模态贡献量的计算方法，并计算某型地铁车体的模态贡献量。首先对车体进行静态台架模态试验，获得车体的响应数据并识别出车体的模态参数，然后计算出在不同激扰力频率下车体各阶模态对车体振动的贡献量。结果显示，当激励频率接近车体侧滚和一阶菱形固有频率时，侧滚和一阶菱形的模态贡献量最多，与实际情况吻合。其次，在两点、同侧、同相简谐激励工况下，车体侧滚和一阶菱形模态始终占主导地位，进一步验证了该方法的可行性。

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乘用车起步抖动仿真建模研究

朱鹏，曾玉红，黄海波，丁渭平，杨明亮，姜东明

2018, 38(4): 100-105. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.020

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针对手动挡乘用车起步抖动问题，采用Simulink 建立一套包含动力总成系统、悬架系统及车身的当量整车动力学模型。在模型中同时考虑了离合器的摩擦特性和多级扭转非线性特性。仿真得到汽车起步过程中的整车动力学响应，对车身纵向振动加速度进行时域及频域分析，并通过多辆不同实车试验验证所建立模型的合理性。同时，采用车身纵向振动加速度幅值及标准差作为判断依据，结果表明模型仿真与实车试验误差在8 %以内。另外还剖析了模型仿真与实车试验的误差成因，为进一步研究起步抖动问题奠定基础。

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汽车前围声学包中频插入损失仿真计算

姜东明1，丁渭平1，苏瑞强2，杨明亮1，马逸飞1，朱鹏1

2018, 38(4): 106-110. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.021

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基于混合FE-SEA法，对汽车前围声学包成型件中频插入损失进行仿真计算。根据厚度分布云图将声学包成型件按三种不同的方式（粗划分、中划分、细划分）进行区域划分；结合试验与仿真方法获取与声学包声学性能相关的材料物理参数（孔隙率、流阻、弯曲度、黏性特征长度、热力特征长度等）；根据声学包成型件的三种区域划分方式建立三种前围声学包的混合FE-SEA模型，并通过对仿真结果与试验结果进行对比确定最优划分方式以及此方式的混合模型在中频的有效频率区间。结果表明，此混合模型的仿真结果与试验结果在200 Hz～630 Hz频段内具有较好的一致性。

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轴箱转臂定位节点温变特性对车辆动力学性能的影响

李密1，邬平波1，王玮1，李明星2

2018, 38(4): 111-115. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.022

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为了研究轴箱转臂定位橡胶节点的温变特性以及对车辆动力学性能的影响，对我国某高速动车组轴箱转臂定位橡胶节点进行高低温试验以及动力学仿真。试验结果表明，在固定振动频率与振动幅值条件下，橡胶节点的动态刚度与动态阻尼随温度的上升而下降。橡胶节点刚度与阻尼的变化会造成轨道车辆系统动力学性能的改变，仿真结果表明，蛇行临界速度随环境温度的上升先上升后下降，随着温度的上升，其它动力学性能如平稳性与安全性等指标变化相对复杂。

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地铁车轮多边形磨损对浮置板轨道振动特性的影响

温士明，李伟，朱强强，杨晓璇，温泽峰

2018, 38(4): 116-122. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.023

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车轮多边形磨损是地铁车辆运营过程中经常出现的现象，该现象易导致车辆和轨道结构发生异常振动。针对国内某地铁线路，在现场测试车轮多边形磨损状态基础上，通过测试对比有、无车轮多边形磨损的车辆通过地铁线路减振式钢弹簧浮置板道床段和非减振普通整体道床段时的轨道振动加速度，研究地铁车轮多边形磨损状态对轨道振动大小和减振特性的影响。结果表明：调查的地铁线路列车车轮存在13 阶～17 阶多边形磨损，其粗糙度平均水平为21.3 dB re 1 μm；当存在车轮多边形磨损的列车通过浮置板轨道时，钢轨、弹条、轨枕、道床、隧道壁测点的垂向振动加速度均方根值分别为105.09 m/s2、154.41 m/s2、13.04 m/s2、8.16 m/s2、0.028 m/s2，与无车轮多边形磨损列车通过时相比，振动水平分别增大了137.5 %、145.3 %、105.4 %、111.9 %、75.0 %。车轮多边形磨损对浮置板轨道的道床板及其以上部件振动水平的影响比对普通整体道床轨道的更显著，对浮置板轨道隧道壁振动的影响则小于对普通整体道床轨道隧道壁的影响。存在车轮多边形磨损的车辆通过浮置板轨道时，通过频率为61 Hz～104 Hz，易激发轨道的整体垂向弯曲共振模态，引起道床板振动幅值过大。在运行列车有、无13 阶～17 阶多边形磨损时，钢弹簧浮置板轨道减振量分别为29.33 dB和35.11 dB，车轮多边形磨损的存在降低浮置板轨道的减振效果。

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FxRLS算法在齿轮箱振动主动控制中的应用

罗顺安，张锋，汪涵

2018, 38(4): 123-127. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.024

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为快速且有效控制齿轮传动系统振动，提出一种以FxRLS算法为控制策略的主动控制方法。以二级齿轮箱的振动为控制目标，构建以一组压电作动器为执行机构的主动控制结构，在Simulink 中基于FxRLS 算法设计多输入、多输出的主动控制系统，将在ADAMS中建立的齿轮箱虚拟样机模型作为机械模块与主动控制系统连接以进行联合仿真，仿真结果表明所提主动控制方法在多个频率处都对二级齿轮箱的振动有超过5 dB的衰减，证明了所提控制方法的有效性，相比FxLMS控制系统，FxRLS控制系统具有更快的收敛速度，且能取得更好的控制效果。

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电动汽车引起城市交通噪声变化初探

邵志跃1, 2

2018, 38(4): 128-133. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.025

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燃油汽车尤其是公交车等大型车辆的加速噪声较高，而电动汽车的电动机运行时辐射噪声相对较小、频率较高。电动汽车替代燃油汽车对降低城市交通噪声具有一定效果，同时，人对交通噪声的主观感受也将产生变化。因此，尝试从主、客观方面对电动汽车所引起的城市交通噪声变化进行探索。首先，采集电动和燃油汽车包括公交车和小汽车的通过噪声样本，对样本进行分析，根据声能量叠加原理和1 小时等效A声级的概念，计算电动车替代燃油车后1 小时等效A声级的降低量，该降低量取决于车流量以及电动汽车的替代比例。此外，利用汽车通过噪声样本进行主观评价实验。结果显示，评价人员一致认为电动汽车的通过噪声听觉感受较好，电动公交车和小汽车的评价结果都处于满意的范畴，燃油汽车的结果则相反，燃油公交车通过噪声的满意度极低。因此，相对于燃油汽车，电动汽车在声环境改善和提升人的听觉体验方面具有优势。

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车辆-设备耦合系统动态作用力传递特性分析

张富兵，邬平波，贺小龙

2018, 38(4): 134-139. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.026

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为了研究多设备悬挂系统与车体间的力传递特性，建立车辆-设备刚柔耦合模型，推导车体、设备的加速度频域响应函数表达式，分别获得车体与单、双层悬挂系统力传递率积分和表达式。研究系统悬挂频率、悬挂位置、双层悬挂系统质量比对传递率的影响。计算结果表明：与双层悬挂系统相比，单层悬挂系统与车体之间传递率较大且受车辆速度影响明显。单层系统在悬挂频率为7 Hz至10.5 Hz时传递率较高；而在双层系统中，增加框架悬挂频率，框架与车体传递率增加；增加设备2 悬挂频率，传递率下降。单层悬挂系统远离车体中部时，能避免出现设备与车辆传递率较大现象，当设备1 的纵向悬挂位置小于6.5 m时，能获得较好传递特性，而悬挂位置对双层悬挂系统传递率影响较小。双层隔振系统质量比对框架-设备2 传递率影响不大，对框架-车体传递率影响显著，传递率随着质量比增加逐渐减小。双层隔振系统中，框架质量越大，车体-框架传递率越小，传递到框架上的力就越小。

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力锤激励下场地土动力响应系统辨识

曾宇，邬玉斌，宋瑞祥，吴瑞

2018, 38(4): 140-143. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.027

摘要 ( )

PDF(1191KB) ( )

采用系统辨识方法对场地土动力响应进行建模和分析。结合北京某环境影响评价项目，以力锤激励为振动源强，基于场地土振动实测数据计算连续传递函数。分析传递函数阶数对传递函数时域辨识均方误差的影响，基于均方误差最小化准则，确定最优的连续传递函数辨识模型及其数学表达式。基于此辨识模型，进行场地土传递函数增益分析、幅频响应分析和脉冲响应分析。结果表明：随着阶数增加，连续传递函数模型的均方误差呈现先减小后增大的趋势；阶数大于15 时连续传递函数模型的均方误差显著增加，实测加速度与根据模型计算所得的加速度之间偏差变大；与激励点距离较近的测点传递函数增益较大，振动以高频为主且衰减快；与激励点距离较远的测点传递函数增益较小，振动以低频为主且衰减较慢。

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钢管混凝土格构式新型风力发电机塔架风振响应

李斌，文昊天，高春彦

2018, 38(4): 144-148. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.028

摘要 ( )

PDF(1571KB) ( )

以白云鄂博地区拟建的某2 MW钢管混凝土格构式新型风力发电机塔架为研究对象，采用Davenport 脉动风谱基于谐波合成法模拟白云鄂博地区脉动风速时程，运用有限元软件对风力发电机塔架进行风致响应分析。结果表明：钢管混凝土格构式风力发电机塔架风振响应显著，受脉动风影响很大；按照现行规范对钢管混凝土格构式塔架风振系数进行计算将造成较大误差。

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机场周边既有住宅建筑降噪隔声改造设计及应用研究

陆珏，陈洋，谢薿

2018, 38(4): 149-153. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.029

摘要 ( )

PDF(1069KB) ( )

针对机场周边既有住宅建筑及其声环境的特点，综合考虑住宅室内声环境要求及建筑结构安全性，结合实际工程案例分析机场周边既有住宅建筑降噪隔声改造的关键技术，包括门窗隔声性能试验及选型、阳台加固、小区综合环境治理等。噪声实测和后评估分析表明，改造后住宅室内声环境已经达标，居民的居住环境和舒适度也有较大提高，有关结论对今后既有住宅建筑降噪隔声改造具有一定参考价值。

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基于多小波包-能量算子解调的滚动轴承复合故障诊断

马本栋1，胡书举1，孟岩峰1，宋斌1，吴涛1, 2

2018, 38(4): 154-158. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.030

摘要 ( )

PDF(1587KB) ( )

针对滚动轴承单通道振动信号的复合故障识别易出现漏诊、误诊的问题，提出多小波包与能量算子解调相结合的方法。该方法首先利用多小波包变换在全频率范围内分解原始信号；其次将排列熵作为多小波的单支信号特征的评价标准，分别重构符合标准的单支信号，实现信号的降噪及复合故障分离；最后采用能量算子解调方法解决信号的调制问题，完成故障信息的识别。滚动轴承内、外圈故障信号分析结果证明该方法的有效性。

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一种求解信号包络曲线端点值的新方法

马小刚，王永平，杜历

2018, 38(4): 159-164. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.031

摘要 ( )

PDF(1827KB) ( )

近年来出现了一种能有效分析非线性、非稳定振动信号的新方法，即希尔伯特-黄变换法。该方法通过三次样条插值分解信号时会在其边界处出现端点效应问题。在深入研究端点效应问题基础上提出一种能有效解决该问题的新方法，即最近一次极值镜像延拓法。将该方法应用到非线性信号分析中，结果表明该方法不仅能有效抑制端点效应，而且还能提高非线性信号分解的准确性，同时具有简单易行、适应性强、通用性好等特点，对水泵机组运行时泵站厂房结构的振动监测具有一定的实用价值。

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基于EEMD降噪和FFT的转子故障振动分析

马转霞，费维科，周新涛，刘涛

2018, 38(4): 165-168. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.032

摘要 ( )

PDF(1433KB) ( )

针对转子产生故障时的振动信号受噪声干扰大、故障特征不明显这一难题，提出基于集合经验模式分解（EEMD）降噪和傅里叶变换（FFT）的转子振动信号分析方法。首先利用EEMD方法将原始故障信号分解成若干本征模态分量（IMF），然后计算各分量与原始信号之间的相关系数，筛选出有用分量并进行信号重构。最后对重构信号进行傅里叶变换（FFT）得到振动信号的特征频率。数值模拟和实验结果证明该方法的有效性和实用性。

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基于LMD-MFE和DHMM的滚动轴承故障诊断算法

丁伟1，王松涛2，胡晓3

2018, 38(4): 169-173. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.033

摘要 ( )

PDF(1814KB) ( )

针对滚动轴承在恶劣环境影响下，其特征信息难以被有效提取出来的问题，提出一种基于局部均值分解(Local Mean Decomposition，LMD)和多尺度模糊熵(Multiscale Fuzzy Entropy，MFE)的滚动轴承故障诊断算法。首先，利用LMD对轴承振动信号进行分解，得到一系列乘积函数(Product function，PF)分量，并与经验模态分解(EmpiricalMode Decomposition，EMD)进行对比，分析其优越性；然后对每一个分量分别提取MFE 特征，同时与多尺度样本熵(Multiscale Sample Entropy，MSE)进行对比，分析MFE的优越性；最后结合各个轴承状态的类间平均距离对多个尺度因子下的熵值进行优选，筛选出可分性良好的敏感特征集，并输入到离散隐马尔科夫模型(Discrete Hidden MarkovModels，DHMM)模式分类器中对轴承故障类型进行诊断识别。实验结果表明，所提出的基于LMD和MFE的轴承故障诊断算法能较好识别出多种轴承故障类型。

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基于参数识别的航空发动机转子故障诊断与定位方法

李亚伟1，荆建平1，张永强2，牛超阳2

2018, 38(4): 174-179. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.034

摘要 ( )

PDF(1704KB) ( )

航空发动机结构复杂，转子的故障诊断与定位是一个难点。考虑航空发动机实际测量条件，提出一种基于扩展卡尔曼滤波器的转子故障诊断方法，其核心是通过识别典型故障特征参数对转子的多种故障进行诊断和定位。针对实际航空发动机整机结构，用有限元法建立一种耦合的转子-支承-机匣动力学模型。该方法针对实际采集观测信号不完备的问题，采取加权整体迭代的方法来加快参数的稳定与收敛。针对所建立的航空发动机典型故障模型和实际模型存在误差的问题，采取衰减记忆滤波的方法来补偿误差。最后对含典型故障转子的航空发动机整机模型进行仿真计算得到数值解，作为未知故障的观测信号，结合加权整体迭代和衰减记忆滤波的扩展卡尔曼滤波方法，分析得到未知的故障特征参数，依此故障特征参数，实现对故障的识别和诊断，结果证明了该方法对航空发动机转子进行故障诊断和定位的有效性。

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基于CEEMDAN与奇异值分解的往复机械故障诊断方法研究

别锋锋，徐鹏青，裴峻峰，张仕佳

2018, 38(4): 180-185. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.035

摘要 ( )

PDF(2222KB) ( )

往复机械振动信号非常复杂，通常存在较强的非平稳、非线性特征，使得对其进行振动信号分析、故障识别存在困难。对此提出一种基于改进的总体经验模态分解（CEEMDAN）与奇异值结合的故障特征识别方法，对原始信号进行CEEMDAN分解，得到本征模式函数的奇异值，将得到的奇异值作为特征向量输入支持向量机进行特征分类，从而实现故障模式的识别。通过对实验室模拟故障与往复泵动力端故障模式识别实例分析来论证方法有效性。研究结果表明，该方法适用于提取往复机械振动信号冲击特征和多故障模式识别。

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基于LMD与MCKD的风电机组轴承早期故障诊断方法

李煌，孟恩隆，王灵梅，段震清

2018, 38(4): 186-191. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.036

摘要 ( )

PDF(1988KB) ( )

当滚动轴承出现早期故障时，其故障特征信号微弱，且环境噪声较大，因此其早期故障特征一般难以提取。针对上述问题，提出基于LMD与MCKD的滚动轴承早期故障诊断方法。为了克服局部均值分解（LMD）在早期故障诊断中易受噪声影响的不足，该方法对其包含故障信号大部分能量的前4 个乘积函数（product function, PF）分量进行最大相关峭度解卷积（MCKD），突出轴承信号中淹没在噪声信号中的周期脉冲成分，最后再对其进行包络解调，便可得到轴承故障特征频率，进而对滚动轴承早期微弱故障进行诊断。实验信号验证了该方法的有效性。

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基于特征评价的ADMOW模式识别方法及其应用

张建，潘海洋，郑近德，潘紫微

2018, 38(4): 192-197. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.037

摘要 ( )

PDF(1429KB) ( )

针对以往模式识别方法的不足及特征数据存在“异常值”导致的模型失真问题，提出了基于特征评价的优化加权代理判别模型（Agent discriminate model based optimization weighted，ADMOW）模式识别方法。该方法根据同一状态类别中各特征值之间的对应关系（不同类别有不同的对应关系）建立数学预测模型，然后计算各特征值的类相似度评价指标，根据评价指标对特征值进行加权处理，从而削弱“异常值”对模型的影响，建立更加准确的代理判别模型，提高分类准确度。实验结果表明，经过特征加权处理的ADMOW方法对滚动轴承的状态识别具有更高的识别率。

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海洋钻井平台注水泵机组故障测试分析

顾亚雄1，唐浩然1，纪军2

2018, 38(4): 198-202. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.038

摘要 ( )

PDF(1864KB) ( )

针对某海洋石油钻井平台注水泵机组轴承频繁失效而影响正常生产的问题，以减小注水泵振动为出发点，采用多点布局测振方案对注水泵机组轴承关键点振动特性及平台甲板振动特性进行测试分析，找出导致轴承失效的主要原因。在建立平台甲板CAE模型基础上进行模态分析，提出解决注水泵机组轴承失效问题的平台甲板改造方案。注水泵机组在甲板改造后振动强度明显降低，注水泵机组轴承频繁失效问题得以解决，证实测振技术及基于CAE模型的模态分析技术在分析处理海洋钻井平台注水泵机组故障中的有效性。

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转子不平衡量的HBGM估计

赵宏武，陈洪武，蔡正祥

2018, 38(4): 203-207. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.039

摘要 ( )

PDF(1239KB) ( )

在工业领域，转子不平衡是旋转机械故障中的重要问题之一，不平衡量的识别更显得尤为重要。目前，识别不平衡量的方法较多，但有些方法仍存在可改进之处。现提出一种基于HBGM 估计（GM-estimate with highbreakdown point）的转子不平衡量识别方法，当振动数据中存在异常值时，该方法可通过计算稳健距离和临界值寻找振动数据中的异常值并减小权重，利用中位数使此方法具有较高的崩坏点，保证了不平衡量估计的稳健性。通过转子实验台进行实验，证明该方法可以得到转子不平衡量的最佳估计值并能识别转子振动数据中的异常值。

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基于智能算法的动力吸振器多参数优化研究

付江华，张博涵，陈哲明，陈宝

2018, 38(4): 208-212. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.040

摘要 ( )

PDF(1422KB) ( )

动力吸振器在改善系统振动与噪声方面应用广泛，优化动力吸振器的参数是提高动力吸振器性能的关键。设计动力吸振器多参数优化目标函数，研究人群搜索算法在动力吸振器参数优化中的应用，并运用人群搜索算法、遗传算法和粒子群算法进行仿真计算，对比三种算法对动力吸振器进行参数优化时的稳定性、计算速度、计算精度。结果表明，所设计的基于人群搜索算法的优化方法具有较好的稳定性及计算精度，但计算速度稍慢于另外两种算法。工程实例证明，基于人群搜索算法优化后的动力吸振器对于改善汽车部件共振、降低车内噪声具有良好效果。

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低速工况下浮轨扣件减振降噪及钢轨波磨分析

徐宁1，王岗2，张用兵1，王志强1，段勇奇1

2018, 38(4): 213-216. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.03.041

摘要 ( )

PDF(2042KB) ( )

采用浮轨扣件对昆明地铁钢轨波磨严重、附近环境振动噪声超标的某路段进行改造，分别测试改造前后钢轨变形、轨道系统振动、钢轨波磨、车内振动噪声、敏感建筑物振动及二次辐射噪声变化水平。结果表明，与普通扣件相比，在采用浮轨扣件区间隧道壁振动降低12.2 dB(Z)，车内振动噪声分别降低5.3 dB(Z)和6.6 dB(A)，钢轨波磨降低4.2 dB(A)，敏感建筑物室内振动和二次辐射噪声分别降低6.3 dB(Z)和4.0 dB(A)，表明浮轨扣件在低速工况下具有较好的抑制钢轨波磨和减振降噪性能。

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周期振动载荷下金属橡胶隔振器的仿真研究

付海龙，李梦雪，邹龙庆，叶剑彬

2018, 38(4): 217-220. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.04

摘要 ( )

PDF(1323KB) ( )

针对旋转机械在不平衡工况下的周期振动载荷问题，按照隔振器设计原则，设计适用于旋转机周期振动的金属橡胶隔振器模型，以ZDT-2Y/2W-3 旋转振动试验台实际参数为参照，制备金属橡胶试块。最后基于ANSYS发展了在旋转机械振动条件下对于金属橡胶材料采用正交各向异性阻尼参数识别的有限元分析方法，同时依照材料强度的第四强度理论对其评定。结果证明该有限元仿真方法可用于旋转机械不平衡状态下的金属橡胶隔振分析。

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金属阻尼环数量对城轨车轮降噪特性影响研究

刘谋凯，周信，韩健，杜几平，肖新标

2018, 38(4): 221-225. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.043

摘要 ( )

PDF(2323KB) ( )

在国内金属阻尼环车轮被广泛应用于城轨列车噪声控制。为了分析金属环数量对车轮降噪特性的影响，根据ISO 3745-2012 标准，在半消声室内，采用力锤敲击和落球撞击的激励方式，对安装不同数量阻尼环的车轮进行模态阻尼比和辐射声功率的测试和对比评价。结果表明，金属阻尼环数量对城轨车轮减振降噪有显著影响。随着阻尼环数量的增加，其降噪效果将会显著增强。径向激励下，安装1～5 个阻尼环的车轮辐射声功率抑制效果分别为10.5dB(A)、12.8 dB(A)、14.1 dB(A)、14.2 dB(A)和14.4 dB(A)；轴向激励下，其对应的降噪效果分别为11.3 dB(A)、13.4 dB(A)、14.5 dB(A)、14.5 dB(A)和16.2 dB(A)。车轮模态阻尼比的增加是降噪效果提高的主要原因，通过嵌入不同数量的金属阻尼环可以将车轮高频模态阻尼比从10-4数量级大幅提高到10-3甚至10-2数量级。相关研究可为城轨列车噪声控制和车辆低噪声设计提供参考。

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输电塔复合摆式导向TMD减振技术试验研究

杨子玄1，嵇国军2，杨建刚1

2018, 38(4): 226-229. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.044

摘要 ( )

PDF(1310KB) ( )

振动对输电塔安全影响较大，研究其减振技术具有重要意义。在传统单摆式减振技术基础上，设计一种由弹簧、单摆、质量块和可调阻尼组成的复合摆式TMD。调整其质量、弹簧刚度以及摆长保证固有频率与输电塔模型一阶固有频率一致，将导向片浸入液体中，旋转导向片改变其浸入液体中的有效面积以调节阻尼大小。在输电塔试验台上对减振装置的减振性能进行锤击试验，结果表明，安装TMD后在输电塔模型原一阶固有频率两边分化出两个频率，且加速度衰减速度变快，幅值降低，表明其具有良好的减振性能。

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离合器对某皮卡车动力传动系扭振影响研究

余汉红1，芦浩2，刘夫云2，胡汝凯1，唐振天2

2018, 38(4): 230-236. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.045

摘要 ( )

PDF(1823KB) ( )

研究离合器性能参数对汽车传动系扭振的影响规律，并解决某车辆因离合器参数匹配不当导致的传动系统扭振过大问题。首先对离合器的变刚度与变阻尼等非线性因素进行研究，建立离合器传递力矩计算的非线性数学模型；然后研究汽车传动系统的动力学建模方法；最后根据传动系统动力学建模方法并考虑离合器的非线性因素，建立研究离合器性能参数影响的五自由度汽车传动系扭转振动仿真优化模型。基于建立的五自由度汽车传动系扭转振动仿真模型，以实测发动机转速数据为激励，对某前置后驱柴油车离合器从动盘的性能参数进行优化。将优化前后的离合器进行装车测试，对比分析变速箱输入轴的扭振情况。测试结果表明：优化后的离合器对传动系统的扭转振动衰减更加有效，整车NVH性能得到明显改善。建立的优化模型对同类结构车型离合器从动盘性能的参数优化具有指导意义。

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电厂直接空冷系统噪声污染及控制研究与实践

冯建华

2018, 38(4): 237-240. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.046

摘要 ( )

PDF(1998KB) ( )

电厂直接空冷系统相对于传统的冷却塔冷却系统具有非常显著的节水效果，非常适用于我国西北、华北地区。文中介绍空冷平台的噪声源特性及其传播规律，分析空冷平台噪声控制的关键难点，并以华能太原东山燃气电厂空冷平台为例介绍空冷平台的降噪设计研究及其实践成果，可为同类项目提供借鉴。东山燃气电厂空冷平台以阵列式布置的方形消声单元取代常规的消声片单元，在确保有效降噪量的同时，使空冷风机运行时的压降更小、冷却效率更佳和气流再生噪声更低，使冷却效率提高，运行费用降低；同时阵列式消声单元更便于运输与现场施工，可节省工厂安装费用，综合效应明显。

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