abaqus噪聲仿真的案例
聲學仿真：船舶噪聲仿真分析
來源：舟山虛擬仿真驗證平臺
船舶噪聲來源主要有三個，分別是艙室噪聲、水下輻射噪聲以及自噪聲，分別介紹如下：
01
艙室噪聲
艙室噪聲是由船舶的結構噪聲和空氣噪聲共同引起的。除空氣聲源艙室和鄰近艙室中的艙室噪聲主要由空氣噪聲決定外，其它艙室的艙室噪聲主要由結構噪聲決定。
02
水下輻射噪聲
船舶在海上航行時引起的水下輻射噪聲，主要由機械設備振動產生的水下噪聲、螺旋槳噪聲、螺旋槳脈動壓力作用在艉部結構產生的水下噪聲和水動力噪聲組成。
03
自噪聲
自噪聲是指聲納接收換能器所接收到的其載體產生的噪聲和聲納設備本身產生噪聲的總和。
目前噪聲仿真分析技術已擁有聲振耦合分析功能，適用于仿真計算船體設備的振動引起的聲輻射、水下艦艇的聲輻射、阻尼與隔振等問題，并可以通過合理地優化船舶總體結構與各部件，達到減振降噪的目的。圖中是水下某艦艇聲輻射仿真分析應用示例。
展開 電機振動噪聲建模分析:基于ANSYS Workbench平臺的電機電磁噪聲仿真分析
8）噪聲體設置。如圖56所示，工具欄中單擊Acoustic Body命令，在彈出的窗口中做如下設置：
在Geometry欄中選擇兩個幾何實體，此時在Geometry欄中將顯示2Bodies；
在Mass Density欄中輸入1.0241；
在Sound欄中輸入343.24。
圖55 分析設置 圖56 噪聲體設置
9）如圖57所示，在extsurf流固耦合表面導入速度邊界條件，在Source Bodies中選擇All選項。
圖57 速度邊界
10）如圖58所示，在outer表面設置為輻射表面。
圖58 輻射邊界
11）經過有限元計算后如圖59所示為0度相角的聲壓壓強分布。
12）如圖60所示為0度相角的聲壓級分布。
圖59 聲壓 圖60 聲壓級
13）示通過修改計算因子得到A記權的聲壓級如圖61所示。
圖61 A記權聲壓級
4.結論
本操作案例僅介紹了如何在ANSYS Workbench平臺上，通過Maxwell電磁模塊與Mechanical模塊進行電機的電磁結構噪聲仿真的操作流程，對電機實際結構進行仿真計算時需要充分考慮電機的結構特點。
文章來源：西莫電機論壇
展開 電機振動噪聲建模分析：基于導入DXF轉子模型導入MANATEE的振動噪聲仿真分析
通過導入DXF文件與MANATEE的耦合可以更加方便，更加準確的進行電機電磁振動噪聲的仿真分析，為用戶提供了切實可行的解決方案。
文章來源：天源科技
自主研發噪聲仿真軟件ProNas如何解決中高頻噪聲難題
由于擯棄了模態密度等相關概念，免去了計算、測量和仿真結構阻抗的過程，免去判斷SEA理論假設是否符合的大量工作以及避免了由此產生的錯誤，直接在模型中加載結構加速度載荷即可得到準確的結構噪音載荷及傳遞路徑，是結構噪音計算的里程碑式的進步。
結構、聲場、聲學材料一并解決；只需簡單粗化的有限元網格，計算效率高。
（3）直觀的后處理
直觀顯示結構振動速度、能量及能量密度在結構上的分布
直觀顯示聲腔聲壓級、能量及能量密度在聲腔空間或體單元中的分布
快速直觀地找到結構振動及噪聲輻射的熱點
（4）界面友好，易于操作
ProNAS用戶操作界面
ProNAS后處理界面
ProNas應用案例
ProNas的應用領域包括：汽車、船舶、軌道車輛、航空航天、汽車零部件、起重機械、家用電器、聲學材料、通用機械、環境保護、建筑聲學設計等。
①汽車整車聲學響應分析
② 散射激勵輸入下的空氣傳播噪聲分析
③ 高鐵機車結構噪聲與空氣噪聲分析
④船舶結構噪聲與空氣噪聲仿真分析
結論概述
混合EFEA-SEA 技術和基于能量有限元法的工程開發與應用，能夠破解傳統能量有限元技術很難廣泛和深入應用于實際工程項目的困局，為用戶帶來實際的應用價值。
1、噪聲振動控制與優化，確定產品性能滿足設計要求。
2、優越的核心算法帶來更加高效的計算效率及精確的仿真結果。
3、提供聲學傳遞路徑功能，確定滿足噪聲振動要求的最佳設計。
4、聲學包設計，用戶可自由輸入聲學包材料參數進行數據的分析。
展開 
電機振動噪聲建模分析：基于Motor-CAD的永磁同步電機E-NVH仿真分析（單一工況點噪聲）
目前，新能源汽車電機的噪聲問題變得越來越突出，電機的電磁振動噪聲是設計人員研究的熱點問題，而電磁振動噪聲的激勵源電磁力波至關重要。本文基于Motor-CAD對永磁同步電機進行電磁振動噪聲（E-NVH）仿真分析，為永磁同步電機的E-NVH分析提供理論依據，并為永磁同步電機的E-NVH提供優化途徑。
Motor-CAD是全球領先的新能源汽車電機選型分析及設計軟件，用于新能源汽車電機的選型匹配，優化設計，競品分析，拆解分析等。開發至今，已被全球主要的整車生產企業、電機生產商、科研機構及高校等廣泛使用。
Motor-CAD集成化軟件包，可在選型、設計階段高效地對電機進行電磁和熱性能測試；軟件包括：電磁（EMag）、熱（Therm）、機械模塊（Mechanical）和虛擬實驗室（Lab）四個模塊，可在幾分鐘內精確評估電磁、熱和電磁振動噪聲特性。
本例以一臺48S8P永磁同步電機為例，對電機的電磁噪聲進行仿真分析。通過Motor-CAD中的Mechanical模塊對電機E-NVH進行仿真分析，為后續的降噪方案提供思路。下圖所示電機的Motor-CAD模型圖，內置式永磁同步電機，具體的結構參數設置在此不再贅述。
展開 設計仿真 | 基于Actran的螺旋槳非空化噪聲仿真研究
圖3 聲學幾何模型及聲學網格劃分
圖4 聲學邊界條件及場點布置位置
研究結論
面聲源對應于流場的內交界面，體聲源對應于流場的中間流域，通過ICFD變換得到面聲源和體聲源的聲源信息，仿真計算結果與試驗的對比如圖4所示。
圖4 均勻來流下仿真結果以及和試驗結果對比
圖4可知場點的試驗和仿真的計算結果吻合性良好，說明該仿真方法的準確性。計算結果顯示在低頻時，體聲源所產生的噪聲占據主要地位，比面聲源聲壓級大10dB左右。隨著頻率的增大，在2BPF(79.6Hz)后，面聲源的聲壓級開始大于體聲源，并隨后一直處于主導地位。下圖5是不同聲源項作用在不同葉頻下的縱向聲壓云圖。可以發現隨著距離的增加聲壓級逐漸降低。隨著頻率的增大，聲壓級逐漸降低。在1BPF(39.6Hz)時，面聲源的云圖分布特點呈現8字形，且相比于面聲源來說，體聲源對噪聲的貢獻更大，面聲源和體聲源共同作用聲壓云圖也和僅體聲源作用的云圖更接近。當頻率在25BPF(990Hz)時，面聲源和體聲源共同作用聲壓云圖和僅面聲源作用的云圖幾乎沒有差別,且聲壓云圖已經從聲源向空間各個方向發散。綜上所述，在低頻時，噪聲主要來自體聲源項的貢獻，隨著頻率的增大，噪聲主要來自面聲源項的貢獻。
該結果表明，使用Actran與流體結果的混合方法能夠準確預測螺旋槳的非空化噪聲。
圖5 不同頻率下螺旋槳縱向剖面的聲壓云圖
注：此內容來自海克斯康工業軟件2023年用戶峰會投稿論文：《均勻來流下螺旋槳的非空化噪聲預報》，作者：徐龍龍、葉栗栗、王獻忠，武漢理工大學。
展開 船舶噪聲仿真分析
船舶噪聲來源主要有三個，分別是艙室噪聲、水下輻射噪聲以及自噪聲，分別介紹如下：
01
艙室噪聲
艙室噪聲是由船舶的結構噪聲和空氣噪聲共同引起的。除空氣聲源艙室和鄰近艙室中的艙室噪聲主要由空氣噪聲決定外，其它艙室的艙室噪聲主要由結構噪聲決定。
02
水下輻射噪聲
船舶在海上航行時引起的水下輻射噪聲，主要由機械設備振動產生的水下噪聲、螺旋槳噪聲、螺旋槳脈動壓力作用在艉部結構產生的水下噪聲和水動力噪聲組成。
03
自噪聲
自噪聲是指聲納接收換能器所接收到的其載體產生的噪聲和聲納設備本身產生噪聲的總和。
目前噪聲仿真分析技術已擁有聲振耦合分析功能，適用于仿真計算船體設備的振動引起的聲輻射、水下艦艇的聲輻射、阻尼與隔振等問題，并可以通過合理地優化船舶總體結構與各部件，達到減振降噪的目的。圖中是水下某艦艇聲輻射仿真分析應用示例。
展開 【8月8-11日 杭州】電機磁場、熱、振動、噪聲仿真高級設計仿真研修班
長期的實踐證明：運用仿真軟件能大幅降低原型機測試和生產成本；ANSYS Maxwell是工業界領先的電磁仿真軟件，既能滿足電機產品工程師的仿真設計需求，又能提升高品質產品設計能力。
電機內存在不同類型的物理場，涉及電磁、機械、電子、流體、熱場等多個學科相互影響。電機工程師需要運行多場耦合系統，進行精確仿真，弄清各場的分布規律及其控制技術，在此基礎上對各種參數進行綜合分析比較和優化，又要在理論分析的基礎上掌握仿真技能進行電機的電磁場、熱場、振動噪聲等性能分析，這也是新一代電機工程師必備技能。
利用Maxwell原理的有限元仿真軟件是工業界領先的電磁仿真軟件，能滿足電機工程師的仿真設計需求，提升高品質電機設計能力；電磁仿真軟件已集成到先進的仿真平臺WB中，WB獨特的項目圖形化界面把整個仿真過程緊密結合在一起，完成復雜的多物理場耦合分析，通過電磁場與電場、電磁場與熱場和電磁場與結構等物理場相互耦合分析電機性能，得到其電磁場、熱場、振動等結果。為此特舉辦“電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合”高級設計仿真研修班。
時間和地點
2019年8月8日-8月11日 浙江杭州
（第一天報到，授課3天）
主講專家
具有12年電磁工程仿真分析經驗，具備電磁熱等多物理場耦合仿真分析能力，一直對外提供技術咨詢服務，扎實的電磁和數值計算理論基礎；熟練掌握ANSYS EM、Workbench、Matlab等軟件，有變壓器電磁和磁熱仿真、電機電磁、磁熱和電磁振動噪聲仿真、耦合器電磁仿真、電磁銜鐵機構電磁仿真等項目經驗。
展開 航空發動機風扇噪聲仿真
比如針對風扇噪聲，NASA就和GE、普惠、霍尼韋爾等公司合作進行了一系列的基礎研究。
航空發動機風扇噪聲的來源和分類眾多，不過其決定因素仍為其氣動負荷，也就是葉尖切線速度和壓比。但為了維持足夠的推力，并避免巨大的激波噪聲，三巨頭們紛紛把最大爬升工況的風扇葉尖切線速度設定為略超音速。降噪也只能在不惡化氣動性能的條件下進行，仿佛“帶著腳銬跳舞”。下圖列出了NASA研究中的若干降噪方案，分別為使用斜向上的短艙入口設計（使噪聲向天空輻射而不是地面）、主動噪聲控制技術、聲襯（被動控制）、前掠風扇葉片、彎掠出口導葉。其中葉片的彎掠技術可以降低轉靜干涉而使噪聲降低，且無需增加額外的裝置，深受各大航空發動機制造商青睞。
盡管NASA做了很多實驗研究，但在設計流程中，風扇噪聲的優化迭代還是要靠仿真軟件。針對風扇噪聲仿真對標這個細分課題，NASA也有專門的研究。其中較為著名的就是NASA主導，普惠、GE和霍尼韋爾分別參與的靜音風扇研究項目。NASA做了一系列實驗，并把實驗數據公布與眾，引誘眾多軟件廠商前來對標。
作為氣動噪聲仿真領域的扛把子，PowerFLOW怎會錯過這樣的機會。于是針對NASA SDT（NASA/GE Source Diagnostic Test）項目，PowerFLOW進行了一系列仿真計算，相關結果發表于AIAA。本文展示了其中一部分研究成果，即針對三種不同的出口導葉方案（基本型、低葉片數方案、后掠的低噪聲方案）進行了研究分析。
下圖分別展示了三個不同方案下，仿真和實驗得到的沿短艙外側、平行于短艙軸線不同位置處的總聲壓級的對比。可以看到，PowerFLOW預測的噪聲指向性分布與實驗基本一致，且絕對值的差異均在2.5dB之內。
展開 基于Actran針對傳動系統噪聲的仿真方案
02
Adams–Actran聯合仿真方案
Adams–Actran仿真方案
Adams（時域）–Actran（時域）仿真原理流程
特點：
- 時域多體動力學仿真，可以模擬嘯叫與敲擊現象。
- 時域噪聲仿真，同樣可以還原出所有聲音的瞬態效果，適合極快速沖擊，碰撞噪聲的仿真。
- 可以制作音頻文件。
Adams（時域）–Actran（頻域）仿真原理流程
頻域&時域聲學分析對比
? 時域聲輻射計算Time domain
? 頻域聲輻射計算Freq domain
對于準定轉速或慢加速傳動系統，以上兩類分析方式可以得到相同結果。
Adams–Actran仿真操作流程
? 以上兩類工作方式均可以在Adams GUI下完全實現，也可以在Actran GUI下實現。
? 操作方案一：
–
Adams GUI多體動力學
–
Adams GUI聲輻射計算。噪聲計算的Actran求解器內置于Adams GUI中，通過Adams2Actran Toolkit設置噪聲輻射分析參數，并調用Actran計算聲輻射。
– 特點：方便Adams操作者上手噪聲計算，無需學習 Actran圖形界面
? 操作方案二：
–
Adams GUI多體動力學
–
Actran GUI聲輻射計算。Actran讀取Adams輸出MDF模態參與因子，并結合MNF模態信息計算聲輻射。
– 特點：更豐富的建模及后處理，可考慮非自由場，如擋板的吸隔聲效應。
展開 COMSOL變壓器噪聲仿真
研究背景
變壓器噪聲是由本體結構設計、選型布局、安裝、使用過程中，變壓器本體及冷卻系統產生的不規則、間歇、連續或隨機引起的機械噪聲及空氣噪聲總和。變壓器所產生的噪聲廣泛影響住宅小區、商業中心、輕站、機場、廠礦、企業、醫院、學校等場所。具體來說，變壓器噪聲共有三個聲源，一是鐵心，二是繞組，三是冷卻器，即空載、負載和冷卻系統引起噪聲之和。鐵心產生噪聲原因是構成鐵心硅鋼片交變磁場作用下，會發生微小變化即磁致伸縮，磁致伸縮使鐵心隨勵磁頻率變化做周期性振動，鐵心磁致伸縮變形和繞組、油箱及磁屏蔽內電磁力所引起。繞組產生振動原因是電流繞組中產生電磁力，漏磁場也能使結構件產生振動。電磁噪聲產生原因是磁場誘發鐵心疊片沿縱向振動產生噪聲，該振動幅值與鐵心疊片中磁通密度及鐵心材質磁性能有關，而與負載電流關系不大。電磁力(和振動幅值)與電流平方成正比，而發射聲功率與振動幅值平方成正比。
2. 模型介紹
如模型示意圖所示， 本模型為單相變壓器，電源電壓為25V正弦交流電，頻率為50Hz，初級線圈繞組數為300匝，求解變壓器在工作過程中由于軟鐵磁致伸縮所帶來的噪聲問題。
圖1 幾何模型示意圖
3. 物理場選擇及邊界條件設置
本模型主要選擇了COMSOL中的磁場模塊、電路模塊、固體力學、壓力聲學模塊進行多物理場耦合，詳細的物理場選擇及邊界條件設置如圖2所示。
圖2 詳細的物理場選擇及邊界條件設置
4. 結果展示
圖3 繞組電流分布
圖4 鐵芯內部磁場
圖5 鐵芯磁致伸縮變形
圖6 鐵芯周圍聲壓分布
圖7 鐵芯振動動圖
文章來源：iCAE
展開 
脫硝煙囪噪聲CFD仿真分析
2、原始方案氣流流速分布不均會導致煙囪進口處存在局部過高的風速，最大風速點的流速達到了48.6m/s，容易產生氣流噪聲。
3、經過改進方案的導流后，最高風速點降低到了25.5m/s，同時壓力脈動各個測點壓力脈動幅值有明顯減弱，降低了41%~92%左右，原始方案中壓力脈動最劇烈的P4、P5點分別降低了47.09%和84.09%。
LMS Virtual.Lab電機噪聲仿真
這個PDF中講述了通常電機噪聲的來源，例如電機工作時結構振動引起的噪聲、電機冷卻風扇的氣動噪聲以及電磁噪聲（這是JMAG與LMS聯合仿真）。實際上是一些簡單的噪聲問題是由很多東西構成的，例如做結構振動引起的噪聲就必須用多體動力學（Motion）來獲得激勵、做氣動噪聲就必須有CFD基礎以及做電磁噪聲就必須使用JMAG電磁場軟件等等，當然，這些在這個短短的PDF中無法深入介紹，但是也請大家不要走馬觀花地看，還是仔細閱讀吧，俗話說外行看熱鬧，內行看門道，相信其中的信息能給大家的工作帶來方便！
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展開 圓柱繞流流致噪聲仿真分析
從定性的角度分析可得，湍流自身含有的湍動能一部分作為管道結構振動的激勵作用在管壁上，引起管壁的振動以及向外輻射噪聲，另一部分能量將作為流動聲源在管內產生噪聲。流致噪聲在航海、航空領域受到高度的關注，它不僅造成飛機、直升機艙室乘員感觀和心理上的不適，還嚴重影響水下作戰平臺（如潛艇）的隱蔽性。流致噪聲是指由于運動流體與固體邊界相互作用以及流體內部湍流所引起的輻射噪聲。其主要激發機理是由于固體與流體的相對運動以及流體自身的不規則運動所激起的流體內部及壓力擾動在介質中的傳遞。
自上世紀50年代，我國就已開展了湍流噪聲方面的研究，但進展緩慢；而且早期研究主要集中于湍流邊界層的近場特性，對流體自輻射噪聲的研究較少。時至今日，湍流噪聲的理論研究大都基于Lighthill聲比擬方程、Powell渦聲理論及Kirchhoff理論；其中Powell渦聲理論和Kirchhoff理論均是基于Lighthill聲比擬理論發展而來。
當流體流經封閉的障礙物管時，在障礙物管和主管道連接處由于慣性、流體內摩擦力、邊界層脫落效應的耦合疊加而產生漩渦脫落，其形成的管內噪聲是管道聲致振動疲勞損傷的重要原因。本技術貼從典型的漩渦脫落管內噪聲為例，介紹管內流動噪聲的計算方法。
本文使用ANSYS Fluent 19.0軟件，對圓柱擾流流動所引起的誘導噪聲進行聲比擬仿真，內容包括網格導入、模型選擇、材料物性、邊界條件、求解參數、后處理的設置。通過聲比擬方法獲得擾流流場和噪聲。
2. 模型仿真描述
本仿真為2D模型，圓柱直徑為1.9cm，來流風速為69.2m/s。基于直徑的雷諾數為90000，流場的計算域上游為5倍的圓柱直徑，下游為20倍圓柱直徑，采用2D LES模型進行模擬。
3.
展開 一場“安靜”的革命：通過仿真分析電動機噪聲
寂靜之聲：安靜的環境中噪音更明顯
電動汽車明顯比內燃機驅動的汽車更安靜，這使得對噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）的管控更具挑戰性。現代汽車在 2015 年對混合動力汽車中的電動機噪聲進行的一項研究表明：
盡管電動機噪聲水平相對較低，但由于內燃機的掩蔽效應被減弱了，很容易察覺到發動機未點火時的動力總成噪聲。事實上，客戶感興趣的頻率范圍可能在 1kHz 左右……這是人耳的敏感范圍。
為了減輕這種明顯的噪聲，工程師們可以解決汽車結構中的噪聲傳播問題，同時也可以從源頭上測量和管控電動機的聲源。
建立電動機噪聲的多物理場模型
當我們聽到電機軸或外殼發出嘯叫或顫動時，實際上是對電磁運作的可聽效應的反應。永磁同步電動機利用轉子中的永磁體和定子中的變頻交流電產生扭矩。當轉子轉動時，定子利用電流產生磁場，該磁場跟隨轉子的轉速產生一致的扭矩。
由于結構和制造的限制，電動機受到的電磁力不完全是正弦曲線。
電磁力包含的主要頻率成分是旋轉頻率，但也包含在更高頻率下產生的變化。這些變化被稱為高次諧波，出現在一次諧波的倍數頻率處，并且可以顯著改變電動機的噪聲、振動與聲振粗糙度（NVH）性能。
正像本文的教程模型所演示的，仿真可以計算電磁力并提取一次和隨后的諧波。這些諧波力激勵結構振動，振動穿過電機外殼，并在空氣中產生壓力波，這通常是我們聽到的噪聲部分。由于電動機的轉速是可變的，隨著電動機旋轉速度的加快，每個諧波產生的聲音量將使用仿真來確定。
電磁力產生的聲學響應可視化
一般來說，利用 2D 模型可以很好地捕捉到永磁同步電動機旋轉過程中產生的電磁力。但是，振動和輻射噪聲需要使用完整的 3D 幾何結構進行分析。下圖顯示了用于電磁分析的電動機截面和周圍聲域的 3D 幾何結構。
電動機 2D 幾何視圖(左)和包含周圍聲域的 3D 幾何視圖(右)。
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