噪声与振动控制

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2022年第6期封面，目次，2022年全年目次

2022, 42(6): 0-1.

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具有附加弹性支承的圆形薄板结构振动分析

王栋, 朱书月

2022, 42(6): 1-5.

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采用瑞利-里兹法对采用附加弹性铰支承的圆形薄板结构进行振动分析，研究不同约束边界条件下，支承的刚度、数量、位置对圆板结构振动特性（频率、振型）的影响。采用正交梁多项式作为圆板的径向试函数，用傅里叶级数作为圆板的周向试函数，保证了振动特征参数计算结果的完备性和准确性。通过一些经典算例分析附加支承的数量、刚度和位置等对圆板结构固有频率的影响规律，揭示圆形薄板附加支承对称布局的重要性。

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气流管道内多模态远场辐射特性研究

许坤波, 刘存粮, 仝帆, 乔渭阳, 高成冲

2022, 42(6): 6-11.

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引入了无量纲多模态指向性函数，针对半无限长、存在均匀亚声速流动的硬壁圆形管道内的多模态噪声辐射特性进行数值和实验研究。将模态的指向性函数表示为远场声压平方与声功率的比值，其值依赖于各个导通模态的幅值和方向函数。数值研究中包含3 种声源分布模型：均匀分布的不相干单极子、均匀分布的不相干偶极子以及模态等能量模型。数值研究表明每个模态的幅值可以表示为模态导通比的函数。对均匀流下的多模态指向性函数的精确数值解和解析解进行对比，并在高频处进行验证研究，结果表明在高频处数值解和解析解相当符合。模态指向性函数随着气流马赫数增大而增大，轴流风扇噪声辐射结果在高频处与根据模态等能量模型计算出的远噪声指向性最相符，精度最高。数值和实验结果表明模态等能量声源模型可以用于预测风扇在高频处的远场辐射噪声。

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偏心故障下可偏转双定子开关磁阻电机的电磁振动特性分析

李争, 刘力博, 魏晓鹏, 王雪婷, 邢璇璇, 孙鹤旭

2022, 42(6): 12-18.

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对一种带转子偏心故障的可偏转双定子开关磁阻电机进行振动和声学特性研究。考虑到声学振动涉及到电磁场、机械场和声场，首先建立偏心状态下的数学模型，对气隙间距、磁路磁链和磁路特征进行分析，其次利用有限元软件建立偏心故障下电机三维有限元模型。并对偏心故障状态和无偏心故障状态进行比较，得到电机有无偏心状态下的电磁分布和磁链-角度特性，将不均匀的电磁力导入谐响应模块中，对定子铁芯振动进行分析。最后，对有无偏心状态下的声场进行分析。结果表明，偏心状态下电磁径向力出现畸变，相较于无偏心状态，振动和噪声幅值增加，出现噪声分布不均匀现象。对电机转子偏心故障的研究可为电机未来的故障诊断和特性优化提供参考。

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基于极点配置法的电磁分流阻尼优化设计

李戈, 毛崎波, 王永, 谢冉

2022, 42(6): 19-23.

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使用极点配置法解决了机电耦合系数大于等于2 时，H2 优化以及定点理论不能用于电磁分流阻尼(electromagneticshunt damper，EMSD)参数优化设计的问题，从而实现结构振动控制。得到了经极点配置法优化的最优调谐比、阻尼比等无量纲参数的解析解。数值计算结果表明：极点配置法能用于解决当机电耦合系数取大数值时，EMSD分流电路的优化设计问题；在时域上，极点配置法对应的衰减系数分别大于基于H∞、H2 优化的主导极点决定的衰减系数76.96 %、282.47 %，从而使得系统暂态分量衰减最快；极点配置法具有良好的鲁棒性。

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局部工作空间有源降噪系统次级声源与误差传感器布放研究

李飞, 黄双, 王岩松, 徐洋

2022, 42(6): 24-30.

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为有效抑制工作空间的低频噪声，对有源降噪系统次级声源与误差传感器的布放进行研究。以纺织机械-簇绒地毯织机的工作空间为研究对象，对簇绒地毯织机工作空间的噪声进行采集，以目标区域降噪量最大为控制目标，确定目标函数，采用蚁狮算法对有源降噪系统中的次级声源以及误差传感器的位置进行优化，得出最优布放方案，并分别进行单频和实际噪声的仿真分析。结果表明，根据蚁狮算法得到的布放方案在0～500 Hz的频段上平均降噪量为3.17 dB，能够很好抑制簇绒地毯织机工作空间的低频噪声。该结论可为后续簇绒地毯织机工作空间主动噪声控制系统的设计提供参考。

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挠性桁架式卫星低频振动抑制研究

朱琛, 周晓东, 刘兴天, 赵枝凯, 赵发刚,

2022, 42(6): 31-37.

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针对空间挠性桁架的低频振动抑制问题，提出串联松弛型阻尼器的方案。建立集成松弛型阻尼器的桁架结构有限元模型，通过仿真分析机动工况和稳态工况下采用阻尼器抑制桁架结构振动的效果，研究阻尼器参数以及布局对振动抑制效果的影响，获取阻尼器的最佳参数值及安装位置。结果表明安装阻尼器后，机动工况下桁架末端位移幅值10 s 内衰减70 %以上，稳态工况下共振峰降低80 %以上，抑制振动效果较好。该研究为大型挠性部件的振动抑制提供新的思路,对实际工程具有指导意义。

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多通道PID神经网络解耦有源控制算法

吴雪纯, 王岩松, 郭辉, 郑立辉, 袁涛, 朱瑞

2022, 42(6): 38-44.

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为满足多目标区域降噪要求，研究多通道有源噪声控制系统至关重要。随着声通道数量增加，通道间会出现相互耦合，增加系统复杂性且影响系统稳定性。为解决通道耦合问题，提出一种基于比例积分微分(PID)神经网络和滤波x 最小均方算法(FxLMS)的多通道噪声解耦算法(PIDNN-FxLMS)。在传统FxLMS算法基础上，利用PID 神经网络对有源控制系统控制参数进行调整，获得最优控制，同时对多通道有源控制系统解耦和控制问题进行处理。结果表明，PIDNN-FxLMS算法的收敛速度明显快于传统FxLMS算法，在降噪效果方面，该算法残余误差信号幅值最小，更适用于多通道有源噪声控制系统。

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基于接触有限元的斜齿轮副啮合动态响应及频谱特性分析

陈彦齐, 黄修长, 华宏星,

2022, 42(6): 45-50.

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基于ABAQUS商业有限元软件，采用三维接触有限元方法，建立考虑轴及轴承刚度的一对斜齿轮副-轴-轴承系统动态啮合有限元模型。分析齿轮副在仅释放从动轮旋转自由度、释放从动轮所有自由度、在从动轮中心施加轴向静推力3 种工况下的啮合动态响应。对响应中的角速度、角加速度、法向动态接触力开展频域特征分析，相较于现有研究获得详细的频谱特性、幅值特性。研究结果表明，考虑轴与轴承刚度后，齿轮副的振动响应加剧；响应的频域中呈现以啮合频率为载波频率、以从动轮转频及其倍频为调制频率的调制现象。

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基于能量空间不对中非线性双转子振动特性分析

孙新亮, 刘军,

2022, 42(6): 51-56.

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针对轴系质量不平衡、转子支点不同心等故障问题，建立具有偏角不对中的水平支撑非线性双转子系统模型及动力学方程。利用Runge-Kutta 法求解系统的振动响应，发现低压转子出现多个超谐波共振峰。通过庞加莱映射和分岔图分析该系统的非线性振动机理。基于振动能量空间分析方法，研究双转子不同临界转速区域的振动能量轨道特性，初步定量地分析不对中故障对非线性双转子系统振动的影响。实现了具有不对中故障的非线性双转子系统的振动机理表征，研究结果可为多转子系统的复合故障诊断提供新的分析方法。

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应用指向性声源进行有源降噪的声场特性研究

唐俊, 白宇田, 汪照, 李佳勇,

2022, 42(6): 57-65.

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使用无指向性次级声源对空间区域进行有源噪声控制会导致空间内声场不规律，在控制点处降噪的同时会造成控制区域外的其他区域噪声增大的不良影响。提出使用具有指向性的相控阵平面扬声器阵列代替传统无指向性扬声器，实现指定区域有源降噪并且减少对其他区域的影响。对一个区域进行有限元声场仿真，分别用单扬声器和扬声器阵列作为次级声源对0°、30°和45°方向上的指定区域进行噪声控制，控制前后对比表明，扬声器阵列的降噪量比单扬声器大，对其他区域的声压级影响更小；扬声器阵列能够在更大的空间内对指定区域进行噪声控制。在半自由场消声室内开展的有源噪声控制实验结果验证了声场仿真的结论，在0°、30°和45°方向上的指定区域处，对300 Hz、400 Hz和450 Hz单频噪声控制均获得25 dB以上的降噪量，同时控制点外其他区域噪声无明显变化。研究表明，采用相控指向性扬声器阵列作为次级声源可在更大范围内进行有源噪声控制，以满足时变和空变环境的降噪需求，实现跟随式空间降噪。

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多孔泡沫吸声材料微结构对声学特性的影响分析

李玉, 温华兵, 赵震宇, 魏海婴, 朱庭国

2022, 42(6): 66-72.

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聚氨酯吸声材料是常用的多孔泡沫吸声材料，其吸声性能与微结构存在密切联系。采用周期性胞元结构的双参数半唯象模型预测高孔隙率聚氨酯泡沫材料的宏观声学参数，基于等效流体模型分析低、中和高频段下泡沫材料的吸声系数。采用响应面优化法分析胞径和网状率对材料吸声系数的综合影响，根据胞径和网状率得到所预测材料吸声系数的回归方程。结果表明：对于具有刚性框架和孔隙率较高的多孔泡沫材料，利用预测模型实现了特定的厚度下其微结构最佳的吸声性能。

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基于自适应FLANN的频率不匹配应对方法

王枝鑫, 刘剑,

2022, 42(6): 73-78.

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在窄带主动噪声控制系统中，由非声学传感器或信号发生器误差引起的频率不匹配（FM）及噪声信号自身的非平稳性会极大降低系统的降噪性能。对此结合2 阶自回归（AR）模型，提出一种基于自适应函数链人工神经网络（FLANN）的FM应对方法。仿真分析表明，在噪声信号频率连续变化情形下，窄带噪声能够得到抑制，验证了该方法应对FM的有效性，同时具有较快的收敛速度。

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含空腔声学覆盖层等效参数理论与吸声机理研究

陈杨, 胡昊灏, 董天韧, 张嘉伟, 周石头

2022, 42(6): 79-82.

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针对含水平周期圆柱空腔的声学覆盖层声吸收问题，在弹性波声传播理论的基础上，以准静态极限理论为前提，获取含空腔覆盖层均匀等效参数，进一步利用传递函数法得到吸声系数表达式。通过与有限元数值计算结果对比，验证了算法的正确性。重点从圆柱空腔单极子共振出发阐述覆盖层的声吸收机理，并从吸声曲线、覆盖层位移图等多角度展示主要参数对吸声性能的影响规律，可为低频高吸收声学覆盖层设计提供指导。

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轴-板耦合系统振动主动控制

彭杉

2022, 42(6): 83-87.

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在推进轴系中，轴系横向振动通过轴承传递至壳体结构并诱导其产生声辐射。为降低壳体声辐射，采用主动作动器抑制轴系横向振动传递。不失一般性，基于哈密顿原理建立轴-板耦合系统动力学模型，对该系统进行功率流分析，识别振动传递主要路径。通过数值仿真，计算该系统的干扰通道和控制通道频响函数，研究该控制方案可行性。采用自适应控制算法，计算主动作动器对板振动抑制效果。仿真结果表明，控制后轴通过轴承向板流入的功率减小，轴-板耦合系统中的功率流方向改变，并且板振动通过主动控制被有效抑制。

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高温管路弹性支撑减振器减振特性研究

付建宇, 薛向明, 战景明, 吴庆东, 段宇建, 曾志伟

2022, 42(6): 88-91.

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高温管系作为蒸汽动力系统中重要的能量转换生命线，其振动可能会造成设备损坏和噪声传递，如果不加以有效控制，会造成更加严重的后果。因此，非常有必要进行管路系统减振、降噪研究，针对管路振动控制相关问题，搭建用于高温管路减振器减振性能测试的试验台，对3 种不同支撑型减振器的减振性能进行试验分析，并且通过将实验结果与仿真模拟结果对比，验证该模型的可靠性及仿真方法的可行性。结果表明：可以利用该有限元方法对此类动力学特性问题开展研究。

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ICEEMDAN和GS-SVM算法在滚动轴承声发射故障诊断中的应用研究

吕凤霞, , 缪益, , 别锋锋, , 彭剑, , 李荣荣,

2022, 42(6): 92-97.

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滚动轴承在运行过程中发生塑性变形、产生裂纹等形式故障时都会产生蕴含状态特征信息的声发射信号。针对滚动轴承声发射信号特征提取和故障诊断，提出一种基于改进自适应噪声完备经验模态分解（Improved completeensemble empirical mode decomposition with adaptive noise，ICEEMDAN）的特征提取算法，结合经网格搜索优化（GridSearch, GS）的支持向量机（Support vector machine，SVM）分类算法，实现对滚动轴承故障的模式识别。首先将滚动轴承典型状态原始声发射信号进行分解得到若干个固有模态函数（Intrinsic mode function，IMF）分量，筛选其中峭度较大的分量进行重构，然后计算重构IMF分量的时域能量熵值构造特征向量集合，最后再将特征向量集合输入到基于GS优化的SVM分类器模型中进行训练和模式识别，并将采用该方法所构建模型与其它分类器模型进行准确率和效率比较。模型仿真和故障模拟实验研究表明：基于将ICEEMDAN时域能量熵和GS-SVM相结合的模型可以有效提取滚动轴承声发射信号的故障特征并进行准确地模式识别。

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EEMD-四线性平行因子的机械多故障欠定盲分离方法

朱亚静, 李泽东, 李志农, 谷士鹏, 马亚平

2022, 42(6): 98-104.

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将四线性平行因子和集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition，EEMD)结合，提出基于EEMD的四线性平行因子欠定盲源分离方法。在所提出的方法中，利用EEMD方法分解观测信号，得到各子信号分量，然后选择有效的相关子分量信号并将相关子分量信号与原观测信号进行重新组合，得到新的观测信号，解决欠定盲分离问题。然后，将新观测信号利用四线性交替最小二乘法迭代(Quadrilinear Alternating Least Squares，QALS)进行拟合得到载荷矩阵估计和混合矩阵估计，用最短路径法得到源信号的估计。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。

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EMD-CSF在滚动轴承早期微弱故障诊断中应用

鲍怀谦, 魏永长, 王金瑞, 张宗振, , 张国伟, 田志远

2022, 42(6): 105-110.

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滚动轴承早期故障信息微弱并且夹杂大量背景噪声，故障特征难以识别，为增强传统轴承故障诊断算法的噪声适应性、智能性和鲁棒性，提出一种将经验模态分解(Empirical Mode Decomposition，EMD)和卷积稀疏滤波(Convolutional sparse filtering,CSF)相结合的故障诊断模型。首先对振动信号进行EMD处理，选取峭度值较大的前几阶固有模态分量(Intrinsic Mode Function，IMF)进行重构，然后将重构信号进行稀疏特征学习，最后通过分析时域波形和Hilbert 包络谱的特征频率及其谐波判别轴承的故障信息。通过滚动轴承的仿真数据与实测试验数据，证明了采用所提方法能够更好识别轴承故障特征，具有更强的抗噪性。

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1DAMCNN方法在滚动轴承故障诊断中的应用

段浩明, 王娆芬

2022, 42(6): 111-118.

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针对传统滚动轴承故障诊断方法中特征提取依赖人工经验、处理过程繁琐以及识别准确率较低的问题，提出一种端到端基于一维注意力混合卷积神经网络(One Dimensional Attention Mixed Convolution Neural Network，1DAMCNN)的轴承故障诊断方法。该方法首先引入空洞卷积，构造混合卷积用于增大特征提取的感受野范围，以获取更全面的特征信息。然后加入注意力机制，增强模型对关键特征信息的提取能力，实现对轴承故障的智能诊断。试验数据分析结果表明，相比其他故障诊断方法，固定负载工况下该方法自适应性强，准确率高达99 %以上。在只有60 个样本量的情况下，该故障诊断方法准确率超过88 %，表明其具有出色的特征提取能力。最后通过对比实验和可视化技术，验证所提方法的有效性。

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改进VMD-LSTM的轧机振动预测研究

张瑞成, 曹志新, 梁卫征

2022, 42(6): 119-123.

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为提取有效的轧机振动特征，提高轧机振动预测精度，提出一种基于改进变分模态分解（Variational modaldecomposition, VMD）-长短时记忆神经网络（Long short-term memory，LSTM）的轧机振动预测方法。采用最小巴氏距离（Minimize bhattacharyya distance，DBmin）优化K值，对原始信号进行VMD分解，根据相关系数和能量占比选取主要模态分量，并对其进行叠加重构；将入口张力、硬度等作为输入，将重构信号作为输出，建立基于LSTM网络的轧机垂振预测模型。仿真结果表明：VMD-LSTM模型预测精度最高，相关性系数达0.97 以上。并分析了各工艺参数改变对轧机振动的影响，可为快速抑制轧机振动、优化轧制规程提供参考。

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机车齿轮箱齿根裂纹故障特征提取方法研究

刘新厂, 孙琦, 蔺渝鸿

2022, 42(6): 124-129.

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齿轮箱是机车传动系统的重要部件。诊断齿轮箱齿根裂纹故障有助于减少或者避免列车运行事故。基于图傅里叶变换方法对齿轮箱传动系统齿根裂纹进行故障诊断时，由于受到高斯白噪声的影响，处理后故障特征频率不够明显。提出一种基于复Morlet 小波梳状滤波器以及图谱理论相结合的齿轮箱传动系统齿根裂纹故障诊断方法。首先，通过复Morlet 小波簇梳状滤波器对含有齿轮箱齿根裂纹故障信息的信号进行滤波以及包络解调处理；然后，通过图谱傅里叶变换方法将信号中含有的冲击分量集中到图谱域的高阶区域，从而提取出信号中所含有的冲击成分，可为齿轮箱齿根裂纹故障诊断提供有力依据。通过运用所提出方法对含有齿根裂纹的机车齿轮箱振动信号进行分析，证明了其有效性。

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DCGAN结合CNN诊断不均衡小样本的滚动轴承故障

施杰, 胡益嘉, 王森, 张溟晨, 张毅杰

2022, 42(6): 130-136.

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针对滚动轴承故障样本过少且故障类间样本不均衡所导致诊断效果不佳的问题，提出一种将深度卷积生成对抗网络（Deep Convolution Generative Adversarial Network，DCGAN）与以遗传算法（Genetic Algorithm，GA）优化卷积神经网络（Convolution Neural Network，CNN）相结合的智能诊断方法。首先，利用GA以最小信息熵作为目标函数解决变分模态分解（variational Mode Decomposition，VMD）中本征模态函数分解个数和二次惩罚因子难以确定的问题。再根据平均峭度指标对分解后的信号进行重构，并将其转换为二维时频信号。然后，将小批量时频信号样本作为训练集放入构建的DCGAN模型中，对抗生成辅助故障样本。其次，通过GA寻优CNN中学习率和批处理大小的最优组合，实现对CNN的优化（Convolution Neural Network Optimized by Genetic Algorithm，GA-CNN）。再将对抗后的样本放到优化后的GA-CNN模型中进行训练，构造出适应于小故障样本及故障类间样本不均衡条件下的机械故障智能诊断模型。最后，采用西储大学和XJTU-SY轴承振动数据对该诊断方法进行测试。测试结果表明，该方法的诊断正确率达到95.22 %，模型具有较好的泛化能力和鲁棒性。

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基于改进的CNN-SVM的机载燃油泵故障诊断

章余, 景博, 焦晓璇, 何宇廷, 孙宏达, 鲍杰

2022, 42(6): 137-142.

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针对机载燃油泵故障诊断过程中存在需要先验知识、专家经验、特征解释及信号特征提取困难等问题，提出基于模拟退火遗传优化CNN-SVM的诊断方法。该方法利用CNN具有自动提取故障特征的特性实现特征快速提取。并针对传统CNN诊断方法所存在网络结构不确定、计算效率低等问题，采用模拟退火遗传算法对其模型结构和参数进行优化，使用SVM取代全连接层的Softmax 分类器优化CNN分类效果，最后应用t 分布随机近邻嵌入使其故障特征学习过程可视化，评估其特征提取能力。试验结果表明：与SA-GA-CNN、1DCNN、ANN、GA-SVM及GA-BP诊断方法相比，基于改进CNN-SVM的方法能更有效实现机载燃油泵的故障诊断。

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车轮损伤状态下高速列车平稳性和舒适度分析

祁亚运, 王瑞安, 刘潮涛, 张文谦

2022, 42(6): 143-148.

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随着我国高速铁路的快速发展，轮轨损伤型式逐渐多样化，并严重影响高速列车平稳性与舒适度。因此，建立高速动车组刚柔耦合动力学模型，着重分析多边形、扁疤、轮径差和凹型磨耗4 种典型车轮损伤型式对于高速列车平稳性和舒适度的影响。结果表明：考虑车体弹性时，当速度达到400 km/h 时，弹性模型横向平稳性指标较刚性模型增大3.4 %，垂向平稳性指标增大18.6 %，整车舒适度指标增大36.8 %。随着车轮多边形幅值和阶数增大，车辆平稳性和舒适度指标增大。扁疤长度增大对于平稳性和舒适度影响较小，对于不同形式的轮径差，同向轮径差作用下产生的影响最大，速度达到400 km/h 时平稳性和舒适度指标值较前轮对轮径差分别增大11.2 %和70.1 %。进行磨耗后期凹型磨耗踏面分析时，需要考虑车体弹性的作用，此时极易引发抖振。

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用于列车通过噪声分析的传声器阵列优化设计

詹天宇, 胡定玉, 师蔚, 廖爱华,

2022, 42(6): 149-153.

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由于列车尺寸大、通过噪声频率低，利用声阵列技术分析列车通过噪声时需要大型传声器阵列，测试成本很高。为降低测量成本，提出一种用于列车通过噪声分析的传声器阵列优化设计方法。在该方法中首先利用遗传算法对四分之一阵列的传声器位置进行优化，然后将优化的部分进行旋转形成优化阵列。仿真结果表明，与使用相同数目的常规规则阵列相比，优化阵列拥有更小的主瓣宽度和更低的旁瓣水平，用于噪声源识别时表现更加优异，并且具有更好的抗噪性能。

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基于不连续脉宽调制永磁同步电机边带声振响应数值预测

张黎明, 邱子桢, 陈勇, 成海全, 武一民, 张志金

2022, 42(6): 154-160.

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以轻型电动汽车驱动用永磁同步电机为研究对象，针对不连续脉宽调制策略所引入的边带谐波成分，建立多物理场协同仿真模型，实现边带电流谐波与声振响应的特征识别。首先，阐述不连续脉宽调制(DPWM)策略的空间矢量原理及实现方法。其次，基于麦克斯韦张量法，揭示边带谐波成分与径向电磁力的频谱分布规律；并建立Simulink & JMAG协同仿真模型，对DPWM策略所致边带声振响应进行仿真预测，验证了解析模型的正确性。最后，搭建12 槽-10 极永磁同步电机测试平台，对比分析6 种典型DPWM方案的稳态工况仿真与实测数据。结果表明，所构建的多物理场协同仿真模型不仅可以反映边带频谱分布规律，而且能够准确预测边带电流谐波及声振响应的幅值特征。

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轨底坡对轮轨接触行为及动力学性能的影响

戴佳宇, 李霞, 唐伟, 王安斌

2022, 42(6): 161-167.

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为探讨轨底坡对轮轨接触行为及动力学性能的影响，利用多体动力学软件SIMPACK，分析地铁B型车LM和S1002 型踏面与60 kg/m钢轨在不同轨底坡下的轮轨接触点分布情况、滚动圆半径差、最大接触压力、临界速度以及车辆运行安全性和平稳性指标等，从接触几何和动力学性能两方面提出LM和S1002 型面的最佳轨底坡组合。计算结果表明，轨底坡对轮轨接触行为及动力学性能均有较大影响。对于LM型面在直线段采用1/20 轨底坡可减小最大接触压力且不易发生蛇行失稳，对于S1002 型面在直线段采用1/40 轨底坡可获得良好的接触点分布及较大的接触斑面积，对于LM和S1002 型面在曲线段均宜采用1/30 轨底坡以获得较好的车辆运行平稳性。

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汽车空调单体风门运行工况瞬态声品质灰色预测模型

杨啟梁, 汪海亮, 胡溧, 王路

2022, 42(6): 168-173.

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为保证安装在车辆上的汽车空调能够满足整车声品质要求，汽车空调生产企业需在产品出厂前对空调单体进行声品质评价。对空调单体风门运行工况瞬态声品质评价问题进行研究。在半消声室采集空调单体风门运行工况噪声数据，针对瞬态工况增加“突出率”声品质客观参数，采用分组成对比较法对声品质进行主观评价，并基于灰色理论研究声品质客观参数与主观评价之间的关联关系，进而建立声品质灰色预测GM(1，N)模型。且通过该型号空调噪声采集样本进行验证，结果表明灰色预测GM(1,N)模型对声品质主观评价预测值的平均相对误差在10 %以内，满足工程实践要求，可用于空调单体风门运行工况瞬态声品质的评价。

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路面上减速带对通过车辆振动影响分析

贾常明

2022, 42(6): 174-180.

摘要 ( )

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对不同形状尺寸的减速带进行频谱分析，研究其对通过车辆振动的影响。通过对车辆二自由度模型中振动频率响应函数和减速带对通过车辆作用的时间频谱函数的乘积进行逆傅里叶变换，得出车辆振动与时间关系的瞬态解。减速带的宽度影响其空间频带宽窄，宽度增加，频带变窄；车速大小影响减速带对通过车辆作用的时间频谱分布，车速增大，高频成分增加；车辆通过减速带时车身加速度正向峰值与车速关系曲线存在极大值，车轮加速度较大正向峰值出现两次，第一个正向峰值随车速增大而增大，第二个正向峰值与车速关系曲线存在极大值。

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地铁车辆段不同区域车致上盖建筑振动传播规律研究

邹超, 陈颖, 胡子豪, 何卫

2022, 42(6): 181-186.

摘要 ( )

PDF(2267KB) ( )

由于线路条件和行车速度的不同，地铁车辆段盖下不同功能区振源特性差异很大。对深圳某地铁车辆段进行现场实测，获得地铁列车在咽喉区及其在不同车速下在试车线运行所致振动在地面及上盖建筑中的传播规律，并对其环境振动影响进行评价。研究表明：在盖下不同区域地铁列车激励所引起同一建筑物的振动峰值所在频率不同，在试车线与咽喉区列车运行引起的振动峰值分别出现在63 Hz～80 Hz和31.5 Hz～40 Hz。场地土与上盖建筑物的振动耦合特性与振动频率相关，在较低频段4 Hz～25 Hz表现出整体振动特性，在中频段25 Hz～50 Hz振动出现一定程度放大，在63 Hz以上的中高频段中存在耦合损失。在地铁列车在试车线和咽喉区运行所引起的上盖建筑振动主要频率范围内，振动随着层高增加先减小再放大。研究成果可为地铁车辆段在不同区域振动控制提供参考。

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市域铁路近轨声屏障降噪效果预测分析

王朝亮, 张良涛, 宋立忠, 吴晓龙

2022, 42(6): 187-191.

摘要 ( )

PDF(1978KB) ( )

为评估市域铁路新型近轨低矮声屏障的降噪效果，基于有限元法、边界元法和统计能量分析建立轮轨噪声数值预测模型。在此基础上对比新型近轨低矮声屏障和传统直立式声屏障的降噪效果，并分析近轨声屏障高度对降噪效果的影响。研究结果表明：在梁侧安装3.17 m高的直立式声屏障和在近轨处安装高于轨面0.94 m的低矮声屏障的降噪效果均很明显，约为8 dB(A)，但近轨声屏障降噪效果略优；随着近轨声屏障高度的增大，其降噪效果逐渐提高，但降噪效果的提升幅度逐渐放缓。

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道路交通振动对开封城墙的影响

袁玉卿, , 张弦, , 樊兴伟,

2022, 42(6): 192-197.

摘要 ( )

PDF(1205KB) ( )

为评估道路车辆产生的随机振动荷载对开封古城墙的影响，进行现场监测，建立道路-地基土体-城墙三维有限元模型，研究不同工况条件下城墙的振动响应规律，提出古城墙与道路之间的安全距离。结果表明：大型车引发的城墙振动响应幅值较大，城墙的振动以南北方向为主，振动速度最高达到0.15 mm/s。各个拾振点的速度变化趋势基本一致，振源距城墙越远，城墙顶端的速度峰值和加速度峰值越小，南北方向的振动速度值衰减率达66.67 %。随着车速的增加，同一拾振点的速度峰值和加速度峰值均增加，位移峰值相应减小。车速相同时，不同振源作用下的各向速度峰值、位移峰值和加速度峰值均随着与振源距离的增加而减小。综合考虑，将道路设置在距城墙20 m以外时，城墙相对安全。

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城市轨道交通地面线环境振动衰减规律分析

张伯林, 陈鹏, 裴欢, 张宏亮, 董振升, 李文英

2022, 42(6): 198-202.

摘要 ( )

PDF(2043KB) ( )

为研究城市轨道交通地面线路所引起环境振动的衰减规律特性，基于振动衰减的复合回归方法，以距线路中心100 m范围内自由开阔场地为研究区域，在时域与频域分析地面线路振动波传播机理。分析结果表明：地面线引起的振动传播以表面波为主，随与线路的距离的增大逐渐衰减；振动加速度呈现宽频特征，频域中20 Hz～100 Hz的成分数值较大；高频振动幅值随距离的增加衰减明显。地面振动具有一定的周期性特征，其激励频率对应于轨枕间距激励引起的频率和轮轨耦合作用的频率。土体吸收系数α 与频率基本呈正比，比例系数为3×10-4。给出了中软土条件下地面振动VLZmax的振动衰减复合回归曲线，可为今后的环境影响评价提供参考。

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行人荷载作用下钢木组合人行桥结构时变频率识别及变化规律研究

彭佳敏, 刘景良, 陈飞宇, 郑文婷, 盛叶, 骆勇鹏,

2022, 42(6): 203-211.

摘要 ( )

PDF(2572KB) ( )

钢-木组合结构因其良好的承载能力与环境协调性目前多用于人行桥等结构系统。为追踪行人与钢木组合人行桥耦合作用所导致的频率变化特性，建立人体与钢木组合人行桥耦合的数值模型并求解其振动响应。由于人致振动产生的响应信号有可能是非渐近和密集的，采用一种拓展解析模态分解、递归希尔伯特变换和变焦同步挤压小波变换相结合的联合方法识别其时变模态特性。研究结果表明：该模型能够很好地模拟人或人群与钢木组合人行桥之间的相互作用；在单人或是人群作用下该联合方法均能准确识别出耦合系统的频率变化并具有一定的鲁棒性。在此基础上，对不同跨径钢木组合人行桥进行数值模拟并分析不同人体参数对人-桥耦合系统固有频率的影响，最终得到人-钢木组合桥耦合系统频率随行人荷载的变化规律并拟合出经验公式。该公式能够为人行桥的设计、维护等提供参考。

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基于振动分析的压型钢板-混凝土组合楼板等效计算模型研究

卢华喜, 刘美豪, 方超, 吴必涛, 梁平英

2022, 42(6): 212-218.

摘要 ( )

PDF(2272KB) ( )

为便于建立用于闭口型压型钢板-混凝土组合楼板振动问题分析的有限元模型，以位移等效和刚度等效为原则，分别建立闭口型压型钢板-混凝土组合楼板的各向同性等效计算模型和正交异性等效计算模型，并通过三维有限元模型和楼板振动试验进行比较分析，以得到针对其振动研究的闭口型压型钢板-混凝土组合楼板的等效简化计算模型。研究发现：采用闭口型压型钢板-混凝土组合楼板的各向同性等效计算模型和正交异性等效计算模型均可得到有效的结果，正交异性等效计算模型相对于各向同性等效计算模型求解精度更高；采用等效计算模型使模型建立更快捷，且能显著提高计算效率。

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140 米级高柔塔风电机组塔筒模态参数识别

何维令, 蒋祥增, 何宇翔, 魏煜锋

2022, 42(6): 219-225.

摘要 ( )

PDF(2447KB) ( )

高柔塔风电机组具有轻质、高耸等特点，对环境激励较为敏感，识别其动力学参数对了解风机的动态特性特别重要。基于随机子空间法，应用奇异值分解技术以及稳定图分析方法，方便快捷识别出高柔塔风电机组塔筒的固有频率、阻尼比、振型模态参数。通过分析不同工况下塔筒振动响应数据，验证了该方法在模型定阶和模态参数提取方面的一致性和正确性。

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干硬性混凝土振动液化数值分析

于菲, 张嘉宁, 景迪, 郝建涛, 关玉明

2022, 42(6): 226-232.

摘要 ( )

PDF(1922KB) ( )

在干硬性混凝土振动液化过程中颗粒速度是影响其效果的关键因素，而振动频率和振幅直接影响颗粒速度。研究振动频率和振幅对干硬性混凝土液化效果的影响。首先，基于离散元素法构建混合料颗粒的动力学模型。其次，搭建多用途离散元素法建模软件仿真实验平台。最后，对颗粒速度进行分析和对比。结果表明，若要使干硬性混凝土达到更好的液化效果，振动频率为50 Hz时，可用振幅为0.6 mm～0.8 mm，理想振幅为0.6 mm～0.7 mm；振动频率为75Hz时，可用振幅为0.3 mm～0.7 mm，理想振幅为0.3 mm～0.5 mm；振动频率为100 Hz时，可用振幅为0.2 mm～0.4 mm，理想振幅为0.2 mm。

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轨道交通沿线车致振动及二次结构噪声正向设计方法研究

刘舫泊, 陈以庭, 冯读贝, 杨吉忠

2022, 42(6): 233-239.

摘要 ( )

PDF(2385KB) ( )

针对TOD发展模式带来的车致振动-噪声日益突出的问题，提出一种轨道交通沿线建筑车致振动及二次结构噪声正向设计方法，按照“方案设计-声振计算-结果评估-方案优化”的设计思路，在项目设计阶段针对轨道沿线建筑进行振动噪声控制。提出车致振动及二次结构噪声快速计算方法，并通过振动试验及已发表文献中数据验证了其准确性。并通过某“高架式车站-商业”共建体的设计过程阐述此振动噪声正向设计方法的工程应用。研究结果表明：根据该正向设计方法可在短时间内设计多种振动噪声控制方案并准确计算其减振降噪效果，具有较高的工程应用价值。案例中最终输出的优选方案使站房振动值降低至79.6 dB，站厅及商业区域内结构噪声值分别降低至36.3 dB(A)和42.3 dB(A)。在项目设计阶段使车致振动及噪声达到标准限值要求，可避免线路建成之后振动噪声超标所带来的负面影响。

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一种拉伸式准零刚度隔振系统的设计和特性分析

何波, 杨康, 吴少培, 李国芳, 丁旺才, 张龙

2022, 42(6): 240-246.

摘要 ( )

PDF(1954KB) ( )

针对低频隔振，采用正负刚度并联的原理构造一种拉伸式准零刚度隔振器。通过静力学分析，确定系统在平衡位置实现准零刚度的参数条件；采用谐波平衡法求解系统在简谐力作用下的幅频响应和多稳态区域；利用马蒂厄方程进行稳定性判别，并与数值结果进行对比；利用胞映射验证多态共存，分析系统参数对幅频响应和力传递率的影响。研究表明，在满足准零刚度条件下，准零刚度隔振系统起始隔振频率比为0.73 左右，相对于线性系统，起始隔振频率比降低50 %左右，隔振性能更好，实现了低频隔振。

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城市轨道车辆负刚度非线性吸振器减振方法

徐硕, 文永蓬, 张晨, 宗志祥

2022, 42(6): 247-255.

摘要 ( )

PDF(2580KB) ( )

为减小城市轨道车辆垂向振动、提高乘客舒适性，利用负刚度机构的系统刚度呈非线性变化的特点，建立包含负刚度吸振器的城市轨道车辆垂向动力学模型，提出适用于城市轨道车辆的基于负刚度非线性吸振器的减振方法。针对城市轨道车辆车速以及载客量变化频繁的特点，研究负刚度非线性吸振器在不同工况下的减振效应。考虑车体端部的点头振动，揭示负刚度非线性吸振器可以对车体端部的合振动进行有效地抑制。通负刚度非线性吸振器与传统被动式吸振器的减振效果对比分析，对负刚度非线性吸振器的减振机理进行探讨，最后验证了负刚度非线性吸振器减振能力。结果表明：负刚度非线性吸振器可以抑制不同工况下的车体垂向振动；不同速度下，安装负刚度非线性吸振器的车辆垂向减振效果优于传统被动式吸振器；负刚度非线性吸振器可以在较宽的振动频段上实现车体不同位置处的垂向振动抑制，有关结论可为负刚度非线性吸振器在城市轨道车辆上的进一步应用提供参考依据。

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双层中空玻璃隔声性能仿真研究

朱曦, 王丽娟, 王晓理, 蒋婧

2022, 42(6): 256-262.

摘要 ( )

PDF(2756KB) ( )

运用COMSOL有限元分析法构建理想的双室法模型，研究玻璃厚度、空气层厚度及其耦合对双层中空玻璃隔声性能的影响。结果表明，当玻璃厚度恒为5 mm时，中空玻璃的隔声能力随着空气层厚度的增加而增强；当玻璃组合总厚度为27 mm时，玻璃和空气层厚度向相反方向改变时，在500 Hz 以下低频段6+15A+6 玻璃组合隔声效果最好，在2 000 Hz～4 000 Hz高频段9+9A+9 玻璃组合隔声效果最好，在125 Hz～4 000 Hz全频率段8+11A+8 玻璃组合隔声效果最好。改变中空玻璃的玻璃组合可以有效改善其在全频段的隔声性能，不同程度地消除隔声谷以及提高平均隔声量，此研究结论可为隔声窗户的制造提供理论依据。

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成型方式对橡胶隔振器疲劳性能的影响

彭勇晟, 杨俊凤, 潘国培, 汪卓

2022, 42(6): 263-266.

摘要 ( )

PDF(1536KB) ( )

对于橡胶隔振器疲劳性能问题，其成型方式的影响容易被忽略。结合KPM-2 型橡胶隔振器的试制情况，分别对采用填压、注压和注射3 种成型方式制作的产品进行常规疲劳性能试验和大振幅加速疲劳性能试验，得到不同成型方式制作的隔振器的疲劳寿命。考虑橡胶胶料与模具的温度梯度差大小、橡胶的流动性和硫化压力等因素，分析并总结3 种成型方式对隔振器疲劳性能产生影响的原因。得出常规疲劳性能试验条件下，由各成型方式制得的产品均能满足船舶行业规定的疲劳性能要求，但在加速疲劳性能试验条件下，其疲劳性能差异较大，且注射成型是获得隔振器优良疲劳性能的最佳成型方式的结论。

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滚动型单面碰撞调谐质量阻尼器参数优化及减振性能分析

张静, 王修勇, 王文熙, 陈晟

2022, 42(6): 267-272.

摘要 ( )

PDF(1814KB) ( )

滚动型单面碰撞调谐质量阻尼器是一种由小球、圆形轨道、黏弹性材料挡板组成的减振装置，通过小球与挡板的碰撞耗能以及小球与圆形轨道间的摩擦进行减振。基于Lagrange 变分原理，建立单自由度结构与滚动型单面碰撞调谐质量阻尼器的运动方程，研究不同质量比下滚动型单面碰撞调谐质量阻尼器的参数优化，分析自由振动、简谐激励以及地震作用下滚动型单面碰撞调谐质量阻尼器的减振性能。结果显示，滚动型单面碰撞调谐质量阻尼器具有良好的减振效果。

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一种磁流变阻尼器机械滞后模型建立与实验验证

刘月辰, 黄山云, 王强

2022, 42(6): 273-278.

摘要 ( )

PDF(1994KB) ( )

磁流变阻尼器是半主动控制系统的核心部件，其强非线性导致其精确数学模型的建立十分困难。为提高模型对磁流变阻尼器的动态特性的描述精度，以某驾驶室悬置系统用磁流变阻尼器为研究对象，研究磁流变阻尼器在稳态输入下的响应，基于简化后的双曲正切模型提出一种机械滞后动态模型，分析滞后产生的原因，并根据描述精度对各模型进行评价。结果表明：机械滞后模型能够很好描述磁流变阻尼器阻尼力的突变现象，且具有较高的精度。

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基于Stewart 平台的光电吊舱隔振系统设计

方新文

2022, 42(6): 279-284.

摘要 ( )

PDF(2146KB) ( )

针对光电吊舱隔振的特殊要求，提出一种基于Stewart 平台的三轴向等刚度且解耦的隔振系统设计方法。首先建立Stewart 平台的六自由度数学模型并进行理论分析，得到Stewart 平台隔振系统的设计准则。然后基于设计准则设计一种光电吊舱隔振系统。将有限元仿真与数学模型进行对比，发现两者分析结果基本一致，前6 阶的模态频率最大误差不超过0.3 %；隔振系统实现了三轴向等刚度设计，三轴向的模态频率差不超过7.8 %。最后通过虚拟试验对隔振系统的性能进行验证，结果表明：隔振系统实现了解耦设计，线振动引起的角振动幅值不超过1.5×10-5 rad；减振效果良好，系统在白噪声作用下振幅衰减幅度超过78 %。

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偏心旋转阀气动噪声产生及控制机理研究

廖静, 郝娇山, 刘柏圻, 杨恒虎, 王伟波,

2022, 42(6): 285-300.

摘要 ( )

PDF(2747KB) ( )

针对煤气化装置中合成气洗涤塔的高压差压力调节用偏心旋转阀的高噪声问题，采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)和计算气动声学(Computational Aeroacoustics，CAA)多步骤混合计算方法对偏心旋转阀进行声流固耦合数值模拟，获得气动噪声的产生机理和计算模拟值；根据采用阀门选型软件Conval 计算得到的标准噪声值，验证了数值模拟方法的可靠性；通过采取阀后加装降噪孔板、减小流量和增大进口压力等措施，研究对于偏心旋转阀气动噪声的控制效果及其机理。研究表明：距偏心旋转阀出口和管壁外1 米处的模拟噪声值与标准噪声值的误差小于3 dB(A)，证明了数值模拟方法的可靠性；流场中的湍流脉动和涡旋结构是偏心旋转阀气动噪声产生的根本原因，气动噪声源为偶极子声源和四极子声源；加装降噪孔板后偏心旋转阀噪声模拟值下降约9 dB(A)；通过减小流量和增大进口压力可以实现噪声控制。

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