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Panel Acoustic Contribution Analysis in Automotive Acoustics Using Discontinuous Isogeometric Boundary Element Method

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Computer Modeling in Engineering & Sciences 2023年第6期135卷 2307-2330页

作者： Yi Sun chihua lu Zhien Liu Menglei Sun Hao Chen Hubei Key Laboratory of Advanced Technology for Automotive Components(Wuhan University of Technology) Wuhan430070China Foshan Xianhu Laboratory of the Advanced Energy Science and Technology Guangdong Laboratory Foshan528200China

In automotive industries,panel acoustic contribution analysis(PACA)is used to investigate the contributions of the body panels to the acoustic pressure at a certain point of interest.Currently,PACA is implementedmostly by either experiment-based methods or traditional numerical methods.However,these schemes are effort-consuming and inefficient in solving engineering problems,thereby restraining the further development of PACA in automotive acoustics.In this work,we propose a PACA scheme using discontinuous isogeometric boundary element method(IGABEM)to build an easily implementable and efficient method to identify the relative acoustic contributions of each automotive body panel.Discontinuous IGABEMis more accurate and converges faster than continuous BEM and IGABEM in the interior sound pressure evaluation of automotive compartments.In this work,a contribution ratio is defined to estimate the relative acoustic contribution of the structure panels;it can be calculated by reusing the coefficient matrix that has already been generated in the sound pressure evaluation process.The utilization of the parallel technique enables the proposed method to be more efficient than conventional methods;it is validated in two numerical examples,including a car passenger compartment subjected to realistic boundary conditions.A sound pressure response experiment based on a steel box is conducted to verify the accuracy of the interior sound pressure calculation using discontinuous IGABEM.This work is expected to promote the practical process of IGABEM for application in automotive acoustic problems.

关键词： PACA IGABEM discontinuous element automotive acoustics

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车内辐射噪声计算的非连续等几何边界元法

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华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第6期52卷 94-101页

作者：孙毅卢炽华刘志恩申存锐武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室汽车零部件技术湖北省协同创新中心佛山仙湖实验室(先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心)

针对车内辐射噪声计算中几何和边界条件不连续的角点，连续等几何边界元法无法实现精准模拟，在角点处会有较大的计算误差问题，提出了一种非连续等几何边界元法．基于边界元中的“双节点”思想建立非连续单元，避免了法向量或变量值不... 详细信息

针对车内辐射噪声计算中几何和边界条件不连续的角点，连续等几何边界元法无法实现精准模拟，在角点处会有较大的计算误差问题，提出了一种非连续等几何边界元法．基于边界元中的“双节点”思想建立非连续单元，避免了法向量或变量值不连续的现象，解决了角点问题．利用非连续单元的特性将原包含强奇异积分的边界积分方程降为弱奇异，并使用并行技术加速计算．数值算例表明：与连续边界元和等几何边界元法相比，非连续等几何边界元法在计算精度和效率上均有显著提高．声压响应实验结果表明数值计算和实验结果高度一致，验证了该方法的正确性．

关键词：振动噪声车内辐射声学等几何边界元法角点问题非连续单元

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LOLIMOT模型在CNG发动机NO_(x)排放预测试验中的应用

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重庆大学学报 2024年第1期47卷 9-20页

作者：刘佳奇卢炽华刘志恩武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉430070 汽车零部件技术湖北省协同创新中心武汉430070

为解决在选择性催化还原技术(selective catalytic reduction,SCR)的控制策略开发中局部线性模型树(local linear model tree,LOLIMOT)排放模型预测精度不足的问题,提出一种通过优化空间边界,将原模型的超矩形输入空间约束在物理意义范... 详细信息

为解决在选择性催化还原技术(selective catalytic reduction,SCR)的控制策略开发中局部线性模型树(local linear model tree,LOLIMOT)排放模型预测精度不足的问题,提出一种通过优化空间边界,将原模型的超矩形输入空间约束在物理意义范围内的改进LOLIMOT模型。通过某天然气发动机的辨识试验,从分布特征和计算原理角度,分析了该方法对预测结果的影响。结果表明:与原算法相比,改进算法的线性相关度R2提升了1.9%,验证了改进策略的有效性。改进LOLIMOT算法具备较高的收敛速度和稳定性,在排放模型领域具备一定的应用优势。

关键词：天然气发动机 NO_(x)排放预测模型局部线性模型树

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Simplified Method of Simulating Double-Layer Micro-Perforated Panel Structure

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Automotive Innovation 2018年第4期1卷 374-380页

作者： Wan Chen chihua lu Zhien Liu Songze Du Hubei Key Laboratory of Advanced Technology for Automotive Components Wuhan University of TechnologyWuhan 430070China Hubei Collaborative Innovation Center for Automotive Components Technology Wuhan University of TechnologyWuhan 430070China

The micro-perforated panel(MPP)structure has been widely used in various noise control applications,and thus its acoustic performance prediction has been receiving increasing attention.The acoustic performance of simple MPP structures,such as a MPPsound absorber,has been predicted using an analytical calculation method.However,this is not a suitable approach toward predicting the acoustic performance of complicated MPP structures,owing to the structural complexity of these structures.Moreover,the many perforations of submillimeter scale diameter render the MPP structures very difficult to analyze using numerical simulation.Thus,this study focused on two different simplified MPP simulation methods:the transfer admittance method and the equivalent fluid method,and their application on double-layer MPP structures.Based on the two simplified MPP simulation methods,the transmission loss value of the double-layer MPP mufflers with two sets of different structural parameters was calculated,respectively.The predicted results were compared with the impedance tube measurements.The results revealed that the two simplified MPP simulation methods could effectively predict the acoustic performance of doublelayer MPP structures.Moreover,the prediction based on the transfer admittance method can outperform the two simplified simulation methods.

关键词： Double-layer MPP structure Acoustic simulation Transfer admittance Porous material Experimental test

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Research on Measurement Method of Muffler Performance under High Temperature and High-Speed Airflow Conditions

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Journal of Beijing Institute of Technology 2020年第2期29卷 241-250页

作者： Liping Xie chihua lu Zhien Liu Yawei Zhu Hubei Key Laboratory of Advanced Technology of Automotive Components Wuhan University of TechnologyWuhan 430070China Hubei Collaborative Innovation Center for Automotive Components Technology Wuhan 430070China

Ignoring the influence of flow velocity and flow temperature on muffling performance,performance tests were conducted without airflow in the development phase of the muffler which accounts to the difficulty of obtaining a perfect match between the actual noise reduction effect and the design goal.Based on the two-load test theory,a set of high-temperature and high-speed airflow simulation measurement devices for the muffler has been built.In order to avoid the impact of high-temperature and high-speed airflow on the sensor,a high temperature resistant sensor holder has been designed for the test rig.The sound pressure has been measured in the pipe by using the lead-out measurement.In addition,a variable impedance load is placed at the end of the test tube to realize the switch between two different impedance loads by the wave handle of the variable impedance load.A sound source correction method is proposed to decrease the random fluctuation of the spectral characteristics of the output noise signal,which is caused by the acoustic impedance variation at the connection between the transition pipeline and the combined sound source system.Finally,an acoustic software has been used to calculate the transmission loss of the muffler in the presence of high temperature airflow.In comparing the experimental measurements and the simulation results,the small difference shows that:the bench not only can effectively simulate high-temperature and flow velocity environment of the engine but also accurately test the transmission loss of the muffler.

关键词： muffler lead-out measurement variable load source correction transmission loss

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面向控制的一维非等温两相流燃料电池模型研究

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重庆大学学报 2024年第3期47卷 107-119页

作者：刘佳奇卢炽华刘志恩周辉武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉430070 先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心(佛山仙湖实验室) 广东佛山528200

经验模型不能反映电池内部复杂的物理化学耦合过程及其导致的响应迟滞,这给燃料电池系统精确控制策略的开发带来了一定困难。针对此问题,建立了面向控制的一维非等温两相流模型,考虑了流道内气体瞬态效应、电池内部水相变,研究了电流密... 详细信息

经验模型不能反映电池内部复杂的物理化学耦合过程及其导致的响应迟滞,这给燃料电池系统精确控制策略的开发带来了一定困难。针对此问题,建立了面向控制的一维非等温两相流模型,考虑了流道内气体瞬态效应、电池内部水相变,研究了电流密度对气体浓度以及水热分布特性的影响,分析了运行条件和模型参数对电池输出电压的影响,探究了电流阶跃下该模型相比于集总参数模型在输出性能方面的优势。结果表明,该模型具有更好的适用性,可为燃料电池系统层面的模型优化及控制策略设计提供可靠依据。

关键词：质子交换膜燃料电池非等温两相流一维模型 Simulink

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基于卷积自编码器的座椅电机故障诊断

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声学技术 2024年第3期43卷 417-425页

作者：王龙祥朱亚伟卢炽华刘志恩肖文浩谢丽萍武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室湖北武汉430070 佛山仙湖实验室工业软件与仿真技术实验室广东佛山528200

故障数据的缺失一直是制约设备故障诊断发展的重要因素,现有研究通过刻意损坏设备的方法来采集故障数据。为实现座椅电机的无损故障诊断,文章对座椅电机的故障机理进行分析,确定可能发生的故障类型,通过在座椅电机表面粘贴微型喇叭并播... 详细信息

故障数据的缺失一直是制约设备故障诊断发展的重要因素,现有研究通过刻意损坏设备的方法来采集故障数据。为实现座椅电机的无损故障诊断,文章对座椅电机的故障机理进行分析,确定可能发生的故障类型,通过在座椅电机表面粘贴微型喇叭并播放故障声音,来模拟故障的发生。在自编码器系统的基础上,引入卷积操作,使用卷积层代替全连接层,通过输入数据维度、卷积核的尺寸和数量以及池化、正则化等操作对模型结构进行调整。采用IDMT Isa Electric Engine数据集作为源域数据,对模型进行预训练。使用迁移学习方法将源域中已经学习到的数据分布迁移到座椅电机故障诊断任务中,并与各类模型检测结果进行对比。结果显示,文中方法在召回率保持1.00的情况下,曲线下面积达到0.86,检测结果可靠,具有实际应用价值。

关键词：卷积自编码器无监督学习模拟故障声音迁移学习

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液压挖掘机驾驶舱窄带主动噪声控制研究

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西安交通大学学报 2022年第11期56卷 167-175页

作者：卢炽华吴方博刘志恩孙毅武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉430070 汽车零部件技术湖北省协同创新中心武汉430070

针对液压挖掘机驾驶舱内的阶次噪声污染问题,本文建立了一种窄带主动噪声控制系统(active noise control,ANC)。该系统在传统窄带ANC算法的基础上提出延时陷波算法,即建立延时点数次级通路模型,在进行参考信号滤波过程中以索引延时点数... 详细信息

针对液压挖掘机驾驶舱内的阶次噪声污染问题,本文建立了一种窄带主动噪声控制系统(active noise control,ANC)。该系统在传统窄带ANC算法的基础上提出延时陷波算法,即建立延时点数次级通路模型,在进行参考信号滤波过程中以索引延时点数的操作替代卷积计算,使系统计算效率得到提升;对于驾驶舱内不相关频率成分的通带干扰影响,引入二级自适应陷波滤波器以增强系统稳定性;通过数值仿真分析与台架实验,验证了该系统在干扰下的降噪性能,并进行驾驶舱次级声源布放策略分析和搭载ANC台架的实机实验,实现稳态工况下发动机二、四、六阶14.83 dB(A)、20.82 dB(A)和19.43 dB(A)的降噪量,结果表明该系统在真实复杂环境中具有一定的实用性;进一步对比该系统与有源降噪耳机和被动降噪技术发现,本文所提的主动噪声控制系统在工程应用中有着较好的实用意义和发展前景。

关键词：挖掘机驾驶舱主动噪声控制通带干扰消除次级声源布放

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不同操作和环境条件下的PEMFC低温冷启动数值模拟研究

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太阳能学报 2022年第6期43卷 460-466页

作者：赵杰李文浩杜常清卢炽华先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心(佛山仙湖实验室) 佛山528200 武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉430070

基于COMSOL建立质子交换膜燃料电池低温冷启动一维瞬态多物理场耦合模型,该模型考虑气态水和膜态水在0℃以下结冰来研究恒电压输出、恒电流输出、膜态水初始含量以及环境温度等不同操作和环境条件对质子交换膜燃料电池低温冷启动性能的... 详细信息

基于COMSOL建立质子交换膜燃料电池低温冷启动一维瞬态多物理场耦合模型,该模型考虑气态水和膜态水在0℃以下结冰来研究恒电压输出、恒电流输出、膜态水初始含量以及环境温度等不同操作和环境条件对质子交换膜燃料电池低温冷启动性能的影响。结果表明,恒电压输出模式下,低电压操作相对于高电压能产生更多的热,温度上升更快,但结冰速率也会激增,从而导致性能衰减更快;恒电流输出模式相较于恒电压能达到更高的温度,但需更好的气体传质能力;如果低温冷启动之前吹扫不足导致膜水含量较高,膜的储水能力下降,这将造成输出性能下降更快,不利于冷启动的成功进行;启动时环境温度的不同会直接影响燃料电池低温冷启动成功与否,仅依赖被动加热成功启动的初始环境温度存在极限值。

关键词：燃料电池质子交换膜数值模拟一维瞬态模型低温冷启动

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基于参数反求法的目标假车底盘碾压模型修正

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振动．测试与诊断 2023年第3期43卷 520-524,621页

作者：刘志恩袁金呈陈弯卢炽华武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉430070 汽车零部件技术湖北省协同创新中心武汉430070

针对某目标假车底盘结构设计开发中的碾压性能仿真分析问题进行研究,首先,通过非线性动力学有限元方法进行底盘碾压性能仿真,并与实验结果进行对比,分析指出误差较大的原因;其次,应用参数反求法对底盘碾压模型中的实验车车轮模型参数进... 详细信息

针对某目标假车底盘结构设计开发中的碾压性能仿真分析问题进行研究,首先,通过非线性动力学有限元方法进行底盘碾压性能仿真,并与实验结果进行对比,分析指出误差较大的原因;其次,应用参数反求法对底盘碾压模型中的实验车车轮模型参数进行修正,基于遗传算法得到车轮模型参数的最优解;最后,依据车轮模型参数的最优解进行参数修正,修正车轮参数后的目标假车底盘碾压仿真模型仿真结果与实验值的拟合程度大幅提高。研究结果表明:测量点最大位移值误差由原来的16.7%下降到2.6%,评估点均方根误差下降了91.9%,可为后续结构损伤诊断及结构优化等仿真研究提供基准模型。

关键词：智能汽车测试平台参数反求法目标假车底盘碾压仿真模型修正

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