能量分析的案例
基于統計能量分析方法的工程車輛駕駛室聲學包優化 附統計能量分析原理及其應用下載
傳統的聲學分析通常依賴于有限元FEM（Finite Element Method） 及邊界元BEA（Boundary Module Analysis），但其僅適用于解決中低頻噪聲問題。隨著頻率增加，波長變短，系統的動態特性變得更為復雜，單位帶寬內的模態數量急劇增加，模型計算量巨大，模型無法準確計算。介于上面的缺點，人們開始使用統計的方法處理復雜的動態響應特性。統計能量分析方法SEA（Statistical Energy Analysis），已被成功應用于車輛的聲學、振動傳遞路徑分析，并可以準確地進行各種結構于車輛的振動、聲學預測。
本文針對某型工程車輛，應用統計能量分析方法分析預測駕駛室司機耳旁噪聲，并對比試驗結果校核模型。根據仿真數據進行噪聲源分析，確定聲學包優化方案，通過仿真與試驗方法確定優化效果。
1 工程車輛駕駛室SEA模型的建立
1.1
統計能量分析基本原理
統計能量分析（
SEA
）是一種把研究對象劃分成子系統后，用功率流描述子系統間復雜作用關系的模型化分析方法。統計能量分析模型有
6
個基本假設：（
1
）模型的子系統間是線性守恒的耦合，不存在非保守性質的耦合特征；（
2
）能量是在具有共振頻率的子系統之間流動；（
3
）子系統受到的激勵為互不相關的寬帶隨機激勵，統計上獨立，具有模態非相干性；（
4
）在一個子系統中，固定頻帶內所有共振的模態能量均分；（
5
）互易性原理適應于不同子系統間；（
6
）任兩個子系統間的能量流與振動時耦合的子系統間的能量成正比。
1.2 SEA
模型建立及加載
在仿真軟件中建立駕駛室的
SEA
模型，是功率流平衡方程在具體結構上的形象化。
展開 設計仿真 | MSC Nastran與Actran聯合實現中高頻統計能量分析
MSC Nastran具備靜力學、動力學、非線性、優化、氣彈等功能全面的結構分析功能，在航空、汽車、船舶等各個行業均有廣泛的應用。MSC Nastran采用的數值計算方法是有限元理論，在中低頻段結構振動分析方面有多年的成功應用經驗。但是有限元方法自身要求一個空間波長范圍內至少有六個到八個以上的單元，這也就導致了有限元方法在面對中高頻振動分析時，需要將結構網格尺寸設置的非常小才能滿足上述要求，從而使計算量大大增加，甚至難以完成計算。
針對這種中高頻的振動問題，則適合采用統計能量法進行仿真分析。Actran作為一款功能全面、方法先進的聲學分析軟件，具備聲學分析、聲振耦合分析、流動噪聲分析、以及統計能量分析等多種功能。
統計能量分析中所需的參數主要有兩種來源：基于理論或者基于試驗。而Actran的虛擬統計能量分析方法還可以直接通過中低頻有限元分析計算得到這些參數，并可以通過外插的方式將其向高頻段進行拓展。如下圖所示車門模型，計算到2kHz，需要采用8mm的網格，計算時間30min，而計算到8kHz，則需要4mm的網格，計算時間8h。
采用Actran的虛擬統計能量分析可以非常準確的將2kHz計算得到的參數拓展到8kHz范圍內，從而在幾乎不損失計算精度的前提下大大提高計算效率。因此Actran的虛擬統計能量法可以完美的解決上述中高頻振動分析問題。
但是，也有很多用戶對MSC Nastran非常熟悉而不具備Actran的使用經驗；還有一些情況，用戶已經具備了MSC Nastran的結構模型，重新在Actran創建一套統計能量分析模型則略顯繁瑣。
展開 MSC Nastran與Actran聯合實現中高頻統計能量分析
MSC Nastran具備靜力學、動力學、非線性、優化、氣彈等功能全面的結構分析功能，在航空、汽車、船舶等各個行業均有廣泛的應用。MSC Nastran采用的數值計算方法是有限元理論，在中低頻段結構振動分析方面有多年的成功應用經驗。但是有限元方法自身要求一個空間波長范圍內至少有六個到八個以上的單元，這也就導致了有限元方法在面對中高頻振動分析時，需要將結構網格尺寸設置的非常小才能滿足上述要求，從而使計算量大大增加，甚至難以完成計算。
針對這種中高頻的振動問題，則適合采用統計能量法進行仿真分析。Actran作為一款功能全面、方法先進的聲學分析軟件，具備聲學分析、聲振耦合分析、流動噪聲分析、以及統計能量分析等多種功能。
統計能量分析中所需的參數主要有兩種來源：基于理論或者基于試驗。而Actran的虛擬統計能量分析方法還可以直接通過中低頻有限元分析計算得到這些參數，并可以通過外插的方式將其向高頻段進行拓展。如下圖所示車門模型，計算到2kHz，需要采用8mm的網格，計算時間30min，而計算到8kHz，則需要4mm的網格，計算時間8h。
采用Actran的虛擬統計能量分析可以非常準確的將2kHz計算得到的參數拓展到8kHz范圍內，從而在幾乎不損失計算精度的前提下大大提高計算效率。因此Actran的虛擬統計能量法可以完美的解決上述中高頻振動分析問題。
但是，也有很多用戶對MSC Nastran非常熟悉而不具備Actran的使用經驗；還有一些情況，用戶已經具備了MSC Nastran的結構模型，重新在Actran創建一套統計能量分析模型則略顯繁瑣。
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MSC Nastran具備靜力學、動力學、非線性、優化、氣彈等功能全面的結構分析功能，在航空、汽車、船舶等各個行業均有廣泛的應用。MSC Nastran采用的數值計算方法是有限元理論，在中低頻段結構振動分析方面有多年的成功應用經驗。但是有限元方法自身要求一個空間波長范圍內至少有六個到八個以上的單元，這也就導致了有限元方法在面對中高頻振動分析時，需要將結構網格尺寸設置的非常小才能滿足上述要求，從而使計算量大大增加，甚至難以完成計算。
針對這種中高頻的振動問題，則適合采用統計能量法進行仿真分析。Actran作為一款功能全面、方法先進的聲學分析軟件，具備聲學分析、聲振耦合分析、流動噪聲分析、以及統計能量分析等多種功能。
統計能量分析中所需的參數主要有兩種來源：基于理論或者基于試驗。而Actran的虛擬統計能量分析方法還可以直接通過中低頻有限元分析計算得到這些參數，并可以通過外插的方式將其向高頻段進行拓展。如下圖所示車門模型，計算到2kHz，需要采用8mm的網格，計算時間30min，而計算到8kHz，則需要4mm的網格，計算時間8h。
采用Actran的虛擬統計能量分析可以非常準確的將2kHz計算得到的參數拓展到8kHz范圍內，從而在幾乎不損失計算精度的前提下大大提高計算效率。因此Actran的虛擬統計能量法可以完美的解決上述中高頻振動分析問題。
但是，也有很多用戶對MSC Nastran非常熟悉而不具備Actran的使用經驗；還有一些情況，用戶已經具備了MSC Nastran的結構模型，重新在Actran創建一套統計能量分析模型則略顯繁瑣。
展開 
電動汽車能量流仿真分析
2結果分析
2.1夏季能量流分析
能量流分析本質上是對各個熱力系統進行能量平衡分析。這里的關鍵是熱力系統的選擇。本文分別針對一個NEDC循環和十個NEDC循環進行能量流分析。由于兩者基本相同，故只列舉一例，如0所示。該分析的環境溫度為30℃，空調溫度目標設置為21℃。圖中的實線框表示一個熱力系統，虛線框表示進出該熱力系統的能量。實線框中的數值表示該熱力系統儲存能量的變化，正值表示該熱力系統的能量有所增加。
從圖中可以看出，夏季（打開空調）時，動力總成的效率為50.5%。從0中可以看出。壓縮機是電池能量效率的主要限制因素，消耗了23%的電能，故應避免將空調溫度調得過低。空調壓縮機之外的其他附件耗功都很小。電池本身的損耗（產熱）只占1%。
模型采用了最大能量回收策略，即只有當電機不能滿足制動需求時，才通過剎車片提供制動力。從0中可以看出，在這種策略下剎車片浪費的制動能量只占整個制動需求的9.6%，制動能量回收節約了13%的能量。另外，夏季時，兩個冷卻液回路中最大的熱源均來自駕駛艙的制冷需求。
2.2冬季能量流分析
0為冬季將空調溫度設置為25℃時的能量流分析。冬季時，制冷劑回路工作在熱泵模式。此時動力總成的效率僅為22.4%，制動能量回收節約了6%的能量，電池加熱器和暖風消耗了大量的電能。
從0可以看出，電池加熱器和駕駛艙暖風成為電池能量效率的主要限制因素，分別消耗了33%和23%的電能，其中電池加熱器的能耗甚至與驅動電機的能耗相當。另外，電池本身的損耗也有所增加，這是由于低溫時電池內阻的增加。
展開 基于聲發射和能量分析的PFC巖石分析
離散元中能量分析一定要圍繞轉化來看，系統是能量守恒的，我們就需要研究哪些能量減少了，哪些能量增加了。
基于振動信號小波包提取和短時能量分析的高壓斷路器合閘同期性的研究
基于振動信號小波包提取和短時能量分析的
高壓斷路器合閘同期性的研究
馬 強，榮命哲, 賈申利
（西安交通大學電力設備電氣絕緣國家重點實驗室，陜西省 西安市 710049）
STUDY OF SWITCHING SYNCHRONIZATION OF HIGH VOLTAGE BREAKERS
BASED ON THE WAVELET PACKETS EXTRACTION ALGORITHM
AND SHORT TIME ANALYSIS METHOD
基于振動信號小波包提取和短時能量分析的高壓斷路器合閘同期性的研究.pdf
免費網絡課程 | 新能源汽車能量流管理測試與分析
培訓內容
對新能源汽車各系統及部件的
能量消耗研究，能掌握整車在整個
運行工況下能量損失的流向問題；同時可以對
能量回收、
控制策略的調整以及
整車能量流動的優化工作提出有效指導建議。
此次在線研討會將圍繞新能源汽車能量流管理測試與分析展開，包含以下內容：
能量分析的趨勢與挑戰
能量流分析的基本思路
能量流分析的解決方案
能量流測試的案例分析
培訓時長
1小時
課程對象
電驅電控測試工程師，電驅電控研發人員
培訓時間
5月27日（周三）下午14:00-15:00PM
主講講師簡介
李勇，2010加入HBM公司
現擔任HBK公司亞太區EPT銷售拓展經理
特邀嘉賓：
耿沖博士，M-Stars公司，總經理
20年 汽車性能工作經驗
3年 北京理工大學研究扭轉振動
4年 LMS ES部，項目經理
6年 西門子ES部，中國區經理
費用：免費
備注
培訓將通過網絡授課的方式進行，請自備具備上網條件的電腦
報名方式
點擊即刻
在線報名；或掃描下方二維碼進入報名。
展開 ProNas能量有限元方法在船舶中高頻振動噪聲分析預測的應用
彈性介質中的能量平衡方程[8]如下，結構表面的能量流等于內部總能量的變化：
由于能量密度在材料變化、幾何的改變（如截面面積、慣性矩）或結構的改變（如T節點、L節點）處產生了不連續的節點，針對這類耦合結構，傳統的能量有限元方法的計算，需要引入耦合節點，并在每一個節點上完成能量守恒，如圖1所示；而ProNas能量有限元法在耦合處建立了一種新的方法，引入控制體積，能量傳遞可以在控制體之間完成，如圖2所示。
圖1耦合處能量關系示意圖/圖2 ProNas能量傳遞
對于簡單三段梁模型如圖3所示：
圖3簡單三段梁示意圖
3. 船舶模型建立
3.1 船舶前處理模型
本文研究某大型客箱船，全長約200米，船寬約25米，采用的是雙機雙漿配置，主機為兩臺低速機，船的前部為載貨區域，后部為居住區域和機械處所，利用成熟前處理軟件對客箱船進行有限元劃分。
因對居住區域及機械處所噪聲控制要求較高，同時考慮計算時間成本，本案例對分析中高頻噪聲分析模型進行簡化，只需截取局部模型，僅對居住區域和機械處所進行研究，結果如圖4所示，模型共生成單元114358個，節點94357個。
圖4客箱船中高頻噪聲分析模型
3.2 ProNas軟件模型處理
ProNas軟件是國內知名公司安世亞太，聯合國際上知名的噪聲專家共同開發的中高頻噪聲仿真分析軟件，是擁有國內自主軟件著作權、自主可控的中高頻軟件，是能量有限元分析（EFEA）和統計能量分析（SEA）領域的代表性解決方案，代表著振動噪聲工程界新一代的前沿技術。
本案例利用ProNas聲學仿真軟件，分別對船舶的結構噪聲與空氣噪聲進行了仿真計算。
展開 ProNas能量有限元方法在船舶中高頻振動噪聲分析預測的應用
近年來，統計能量分析（SEA）用于解決中高頻問題，且模態越密集，其計算精度就越高。但統計能量分析不能保證子系統的空間變量信息的完整性[2]，難以精確預示子系統內能量密度分布[3]且子系統的劃分需要一定的經驗，不易進行實際結構形態的設計與優化[4]，模態密度及耦合因子的準確與否直接影響結果的準確度[5-6]。所以為了更好的控制中高頻噪聲，就需要有更好的理論方法。
能量有限元法[7](EFEA)是一種預測中高頻動響應的新方法，它是以波動理論為基礎，將結構離散化，在單元之間建立能量密度關系式，從而求解得到所有節點的能量密度；在實際計算中，節點個數較多，計算效率較低難度很大。ProNas能量有限元是在統計能量分析及能量有限元理論的基礎上，以有限單元為研究對象，利用有限體積法及差分法推導出得類似于SEA的理論方程，聯立求得每個有限單元的能量密度。本文著重介紹了ProNas能量有限元理論原理且應用ProNas商業軟件對大型實際船舶的中高頻噪聲進行了仿真計算，求解得出船舶各艙室聲壓級。
2.
展開 Siemens PLM Software高頻振動聲學仿真解決方案專項培訓邀請函
有限元、邊界元、聲線法和統計能量分析相結合，可以為當前各重要工業部門聲振問題提_供最完整的解決方案。
所謂的高頻并不是簡單依據絕對分析頻率的數值高低來界定，而是根據結構的模態密度來劃分，只有當模態密集到一定程度并符合統計假設才能成為高頻問題。列舉典型的高頻統計能量分析應用范圍如下：
? 飛機全機的艙內高頻噪聲（大于150Hz）
? 列車全車艙內部高頻噪聲（大于200Hz）
? 衛星發射和分離過程中的噪聲（大于600Hz）
? 船舶噪聲（大于100Hz）
? 車內關于聲學包和車身設計的中高頻噪聲（大于300Hz）
? 卡車、客車內部更高頻率的噪聲（大于200Hz）
與有限元和邊界元不同，統計能量分析方法不需要劃分網格，而是把系統離散為若干大的組件或子系統（門、地板、頂部、空腔…），并模擬各個子系統之間的振動聲學能量流動。統計能量分析對如下情況特別有用：
? 高頻（模態密集）的振動聲學問題
? 概念階段，不具有設計細節時（CAD、有限元網格）
技術特點：
?
SEA+（N-P05.00.1）：統計能量分析的核心產品，用于創建、運行和后處理統計能量分析模型。對于統計能量模型的創建，支持三維網絡顯示功能，支持各種單元類型（梁、板、曲殼、空腔等）和單元間的連接（點、線、面連接、聲泄露等），并支持最廣泛的振動和聲源庫：從標準振動能量輸入、到高度復雜的湍流邊界層等等。SEA+產品的核心功能和獨特價值正在于這些庫：功能強大且經過系統的驗證，內嵌了最豐富的先進技術。在后處理模式中，可以將標準結果可視化，如振動級和聲壓級。此外，功率流圖表可以給出更多振動能量如何在系統內部流動的信息，能夠更加有效地優化振動噪聲行為。
展開 
Siemens PLM Software高頻振動聲學仿真解決方案專項培訓邀 請 函
有限元、邊界元、聲線法和統計能量分析相結合，可以為當前各重要工業部門聲振問題提-供最完整的解決方案。
所謂的高頻并不是簡單依據絕對分析頻率的數值高低來界定，而是根據結構的模態密度來劃分，只有當模態密集到一定程度并符合統計假設才能成為高頻問題。列舉典型的高頻統計能量分析應用范圍如下：
·飛機全機的艙內高頻噪聲（大于150Hz）
·列車全車艙內部高頻噪聲（大于200Hz）
·衛星發射和分離過程中的噪聲（大于600Hz）
·船舶噪聲（大于100Hz）
· 車內關于聲學包和車身設計的中高頻噪聲（大于300Hz）
·卡車、客車內部更高頻率的噪聲（大于200Hz）
與有限元和邊界元不同，統計能量分析方法不需要劃分網格，而是把系統離散為若干大的組件或子系統（門、地板、頂部、空腔…），并模擬各個子系統之間的振動聲學能量流動。統計能量分析對如下情況特別有用：
·高頻（模態密集）的振動聲學問題
·概念階段，不具有設計細節時（CAD、有限元網格）
技術特點：
·SEA+（N-P05.00.1）：統計能量分析的核心產品，用于創建、運行和后處理統計能量分析模型。對于統計能量模型的創建，支持三維網絡顯示功能，支持各種單元類型（梁、板、曲殼、空腔等）和單元間的連接（點、線、面連接、聲泄露等），并支持最廣泛的振動和聲源庫：從標準振動能量輸入、到高度復雜的湍流邊界層等等。SEA+產品的核心功能和獨特價值正在于這些庫：功能強大且經過系統的驗證，內嵌了最豐富的先進技術。在后處理模式中，可以將標準結果可視化，如振動級和聲壓級。此外，功率流圖表可以給出更多振動能量如何在系統內部流動的信息，能夠更加有效地優化振動噪聲行為。
展開 云論壇 | 新能源汽車檢測與分析：電驅、噪聲與能量流，點擊立刻報名
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云論壇主題
新能源汽車檢測與分析：電驅、噪聲與能量流
舉辦時間
2024年7月24日(周三) 14:00-16:30
演講日程
14:00-14:45
李勇-HBK亞太區EPT銷售拓展經理
新能源汽車能量流測試與分析
14:45-15:30
金鵬-HBK中國區應用服務經理
汽車車外噪聲測試與分析
15:30-16:15
袁博-HBK Discom中國區技術主管
電驅動系統之生產下線檢測故障分析
費用：免費
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</div><p><br></p><h2><strong>云論壇主題</strong></h2><p>新能源汽車檢測與分析：電驅、噪聲與能量流</p><p><br></p><h2><strong>舉辦時間</strong></h2><p>2024年7月24日(周三) 14:00-16:30</p><p><br></p><h2><strong>演講日程</strong></h2><ol><li><strong>14:00-14:45 </strong></li><li>李勇-<em>HBK 亞太區EPT銷售拓展經理</em></li><li><strong>新能源汽車能量流測試與分析</strong></li><li><strong>14:45-15:30</strong> </li><li>金鵬-<em>HBK中國區應用服務經理</em></li><li><strong>汽車車外噪聲測試與分析</strong></li><li><strong>15:30-16:15 </strong></li><li>袁博-<em>HBK Discom中國區技術主管</em></li><li><strong>電驅動系統之生產下線檢測故障分析</strong></li></ol><p><br></p><h2><strong>費用</strong>：免費</h2><p><br></p><h2><strong>備注</strong
展開 中高頻噪聲仿真的新科技—自主研發能量有限元軟件ProNas綜述
在當前解決中高頻噪聲的幾種主要理論方法中，ProNas能量有限元方法作為一種全新的可行有效的中高頻噪聲控制理論，具有較強的理論和應用價值。
ProNas能量有限元方法克服了統計能量分析和能量有限元方法的不足之處，可用于求解強耦合、大阻尼等非保守系統，在降低工程應用人員的操作難度，縮短產品開發周期等方面都表現了極大的優勢；并且，其核心算法，保證了仿真的精度與求解效率。在中高頻噪聲控制領域，ProNas能量有限元方法很值得期待。
基于ProNas能量有限元方法，安世亞太聯合國際最先進的中高頻專家資源共同開發了擁有國內自主軟件著作權的中高頻噪聲仿真分析軟件ProNas，助力解決中高頻噪聲控制難題。作為振動噪聲工程界新一代前沿技術的代表，ProNas成功的破解了傳統中高頻方法面臨的困境。
ProNas能量有限元方法產生的背景
當前，解決中高頻噪聲有幾種主要理論方法：統計能量分析方法、能量有限元方法及ProNas能量有限元方法。
統計能量分析是一種用于較寬頻率范圍內的隨機噪聲的統計方法。但統計能量分析的應用有大量前提假設，且統計能量分析不能保證子系統的空間變量信息的完整性，子系統的劃分需要一定的經驗，不易進行實際結構形態的設計與優化。在這樣的背景下，能量有限元方法產生了。
能量有限元方法以波動理論為基礎，將結構離散，在單元之間建立能量密度的關系方程，求解得到結構上所有點的能量密度響應信息。能量有限元方法在結構突變處引入大量重復節點及能量密度，計算效率上得不到平衡。而且，目前的能量有限元方法在結構振動及聲輻射問題上的應用還局限在簡單的問題上。
ProNas能量有限元方法應需而生。
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