ansys 噪聲模擬的案例
ANSYS Fluent 19.0汽車表面寬頻噪聲模擬 ￥8.88
本教程使用ANSYS Fluent 19.0軟件，對一汽車模型外流場流動動所引起的寬頻噪聲進行聲學仿真，文檔內包含詳細的網格導入、模型選擇、材料物性、邊界條件、求解參數、后處理的設置。通過broadband noise方法求解獲得寬頻噪聲。詳細介紹了網格導入、模型選擇、材料物性、邊界條件、求解參數、后處理的設置。采用寬頻噪聲模型模擬外流場引起的寬頻噪聲，后期通過不同的模型修正獲得不同類型的噪聲衡量。
電機振動噪聲建模分析：ANSYS電機振動噪聲分析
噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness）(在~20Hz-20kHz之間)的常見術語。引起這些振動的力可以來自許多來源。對于電機來說，這些力可能是驅動轉子軸的磁力，也可能是更大的驅動系統的一部分，比如軸承和/或齒輪。
圖1 汽車NVH示意圖
噪聲是電機的一個熱門話題，而諸如重量和成本降低等競爭性需求會帶來工程挑戰，如果不加以解決，可能會影響客戶滿意度和產品接受度，使用ANSYS工具將為如何全面解決電機噪聲提供工程指導。
1. 問題分析
本例以永磁同步電機模型為例。在Maxwell 2D中，利用該電機的1/8模型，計算定子內表面徑向和切向磁拉力；然后在ANSYS Mechanical中進行該電機三維定子的諧響應分析；最后在ANSYS Harmonic Acoustic中進行三維聲場分析。在Workbench中，Maxwell中計算的定子內表面徑向和切向磁拉時域力密度分布，作為激勵源，耦合到Mechanical 中進行頻域的諧響應分析；諧響應分析的結果，作為激勵耦合到ANSYS Harmonic Acoustic 中，作為噪聲分析的激勵。
幾何模型
圖2 模型示意圖
材料參數
，仿真過程中使用的材料為默認的結構鋼
2. 電磁力計算
圖3 1/8電機模型
分析模型為 Prius 電機的二維分析模型，建立Maxwell 2D分析流程。
打開【Workbench】->【Toolbox】->【Analysis Systems】，添加一個Maxwell 2D分析系統。
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
電動機與發電機等電力設備的噪聲起因很多，有電磁振動噪聲、機械噪聲及流致噪聲等等，本文通過ANSYS公司的官方案例為操作背景，詳細介紹如何將作用在定子上的瞬態電磁力作為結構諧響應分析的載荷計算振動噪聲。
1.電磁模型建立與分析
如圖1所示為一個電機模型，電機的額定輸出功率為550W，額定電壓為220V，極對數為4，定子齒數為24個，轉子的轉速為1500rpm，求電磁振動產生的噪聲大小。
本算例使用的模塊如下：
RMxprt模塊：建立電機類型；
Maxwell模塊：2D瞬態電磁場計算；
Structural 模塊：3D諧響應分析計算；
Acoustics ACT模塊：噪聲計算
注：Acoustics ACT模塊需要單獨安裝，請用戶到官方網站上自行下載。
圖1 電機模型
電機的電路模型如圖2所示。
圖2 電機電路模型
1）啟動Workbench。在Windows XP下單擊“開始”→“所有程序”→ANSYS15→Workbench15命令，即可進入Workbench主界面。
2）保存工程文檔。進入Workbench后，單擊工具欄中的按鈕，將文件保存為“zhendongzaosheng.wbpj”，單擊Getting Started窗口右上角的（關閉）按鈕將其關閉。
3）雙擊Toolbox→Analysis System→RMxprt模塊建立項目A，如圖3所示。
4）雙擊項目A中的A1欄進如RMxprt電機設置平臺，如圖4所示。
圖3 RMxprt模塊 圖4 RMxprt平臺
5）依次選擇菜單RMxprt→Machine Type，在彈出的電機類型選擇對話框中單擊Generic Rotating Machine選項，單擊OK按鈕，如圖5所示。
展開 管道噪聲模擬
1.管路產生噪聲的原因主要是以下兩種：
（1）流速高。高速氣流的流動必然沖刷管道，激發管壁產生振動，振動噪聲經管壁向周圍輻射，引發噪聲環境污染。
（2）彎頭、變徑部位因渦流、渦阻作用，氣體紊流現象嚴重，使管道、變徑部位、調壓閥劇烈振動而引發噪聲。
管道流動噪聲模擬能夠預測流體在管道中隨著流速變化所產生的流致噪聲；模擬結果中的管道壁面壓力脈動能夠作為管道振動計算的輸入激勵，計算管道振動輻射噪聲。
ACTRAN在處理流致噪聲問題時，CFD計算與聲學計算是解耦的，即首先進行CFD仿真，提取出湍流信息，然后再利用Lighthill或M?hring聲類比方法分析聲場。對于聲學分析中，只要滿足每波長6網格的規則即可。ACTRAN軟件可以直接讀取CFD的原始文件，使用積分法將流場信息加載到聲學網格上，因此不需要對聲源區的網格做特別的優化。
2.管道流致噪聲分析計算步驟如下所示：
（1）
建立CFD分析模型，利用URANS、LES或DES方法進行非定常流場計算；
（2）
利用ACTRAN/iCFD命令，將CFD基本量轉換為噪聲源Lighthill應力張量；
（3）
建立ACTRAN聲學分析模型，將聲源用積分法插值入聲學網格；
（4）
執行傅里葉轉換，將時域信號轉換為頻域；
（5）
計算噪聲的傳播，導出預設場點的聲場云圖和聲壓頻響函數；
（6）
ACTRAN/VI查看結果。
-海基科技
展開 
Ansys | 利用Ansys Motor-CAD NVH調諧分析噪聲、振動和聲振粗糙度
正確調諧NVH模型后，我們可以在Motor-CAD軟件中運行NVH分析，以便更好地了解整個工作范圍內的噪聲特征。最終，這將有助于避免產品重新設計和發布延遲，并且從長遠來看可以有效節省時間和資金。
在 COMSOL 中模擬變速箱的振動和噪聲
對變速箱噪聲進行分析
在對變速箱中的振動進行了模擬之后，我們看一看如何在 COMSOL Multiphysics 中模擬噪聲輻射。為了模擬周圍的噪聲輻射，我們首先要在變速箱外部創建一個空氣域。
由于外部流體是空氣，因此在耦合多體動力學和聲學時，我們假設它為單向耦合。這意味著變速箱殼體產生的振動會影響周圍流體，但聲波對結構的反饋被忽略了。針對該問題，單向耦合是一個很好的假設。
我們在一定的頻率范圍之內執行聲學分析。因為多體分析是在時域內求解的，所以我們使用 FFT 求解器來將殼體的加速度從時域轉換為頻域。
變速箱四周用于聲學分析的空氣域。圖片顯示了兩個用于測量噪聲水平的麥克風。
變速箱殼體的法向加速度被作為噪聲源施加在了聲學域的內部邊界上。為了避免來自周圍域外部邊界的任何反射，我們應用了球面波輻射條件。利用這些設置，我們就可以進行聲學計算分析，進而獲取不同頻率下近場內和變速箱殼體表面上的聲壓級。為了更清楚地了解噪聲輻射的方向性，我們可以在不同頻率下創建不同平面的遠場圖。
近場（左）和變速箱表面（右）的聲壓級。
xy 平面（左）和 xz 平面（右）上 1 m 之外的遠場聲壓級。
對外部聲場的聲壓級進行可視化后，下一步是確定特定位置上的聲壓隨頻率的變化，這是一項有趣的任務。我們將兩個麥克風放置在特定的位置上。
麥克風的位置可以在結果的參數 節點中定義。每次修改麥克風位置時，我們不必總是更新求解結果。
兩個麥克風位置上的壓力大小的頻譜。
麥克風位置上的壓力響應圖向我們清晰地展示了噪聲的頻率組成。不過，如果能像物理實驗一樣，親耳聽到麥克風錄制的噪聲，豈不是更好嗎？
展開 精確模擬軌道車輛噪聲以實現靜音行駛和出行
模擬的下一步是計算來自車輪的輻射功率，這是通過模擬車輪周圍的空氣來完成的。“在BEM仿真中，用戶將在車輪幾何形狀周圍創建一個表面包絡，并指定空氣會侵潤哪個表面側，”Fiedler指示。“解決之后，工程師便可以使用聲輻射功率。”然后，可以將這種聲輻射功率用作碼尺，以比較不同車輪幾何形狀的性能。
VA One的軌道聲學仿真工作流程
另外，可以通過統計能量分析（SEA）在系統模型中使用聲輻射功率。該工具通過考慮系統中的所有噪聲源，有助于預測火車內部的噪聲。
確定車輪的聲輻射功率后，可以從其他噪聲源評估類似的分解結果。這些來源可以包括供熱、通風和空調（HVAC）系統以及振動下的擠壓或復合結構。一旦評估了所有噪聲源，便可以將它們集成到SEA模型中，以評估整個噪聲的傳播。
Skoda
交通運輸項目現場研究首席研究員Petr Cuchy說：“所描述的方法在項目初期幫助我們確定了電車的哪些結構成分對內部噪音的影響最大。”“重要的是要專注于對聲音敏感的組件，避免解決對整體噪聲影響較小的零件，并避免為這些對聲音不敏感的組件增加額外的質量和成本。對我們而言，同樣重要的是估計預期的內部噪音水平。”
如何模擬內部與外部噪聲
座椅布局影響和吸收內部噪音的重要性
現在您有了一個模型，可以在組件或系統級別計算源的振動和噪聲。接下來是什么？
“VA One會計算并確定從聲源到選定點的所有結構和聲學路徑，”Edwards說。“例如，可以選擇火車中的空腔，以便設計人員可以輕松地在該位置確定最重要的噪聲貢獻并采取補救措施。”
NVH軟件使用源、路徑和接受端模擬聲音傳播。
展開 洗衣機振動和噪聲分析與模擬
由于洗衣機內的衣物分布不均勻，會產生我們能察覺到的振動和噪聲。要優化這類常見家用設備的設計，對運動和聲音背后動力學的模擬會是一項非常有價值的工具。
日常生活中，人們往往會再買一些常用的現代化設備，比如洗衣機。家里有了洗衣機之后，我們就可以省去將衣服送到自助洗衣店或自己動手洗的時間，能有空做其他家務，當然更棒的是可以好好休息一下。
假設今天是洗衣日，而且您很幸運，家里有一臺洗衣機。您是怎么注意到衣服洗好了呢？常見的判斷標志是周圍安靜下來了。
洗衣時，您的洗衣機極可能會產生振動和噪聲，這是由于洗衣機內部衣物分布的不均勻和機器的結構屬性造成的。我們現在有一個多體動力學模型，使您能夠通過仿真來分析這一常見的問題。
分析洗衣機中的振動和噪聲
洗衣機裝配體中的振動模型描述了一個橫軸式便攜洗衣機，模型幾何對應于洗衣機裝配體中的不同部件（含外殼），以不同顏色區分顯示。
洗衣機的幾何
洗衣機部件分別表示為以下顏色：
在這個多體動力學示例中，我們假定將外殼模擬為易彎曲的殼層，并使用剛性實體模擬洗衣機的其他部件。此外，我們假定衣服相對滾筒的位置不變。
下圖解釋了由關節和彈簧連接的機器不同部件之間的關聯細節。
結 果
在特征頻率分析中，一種模式關注桶的平移，另一種顯示了它沿縱軸的旋轉。每個特征模式都突出了外殼的對應變形，這些變形相對于桶的運動較小。
展開 精確模擬軌道車輛噪聲以實現靜音行駛和舒適出行
模擬的下一步是計算來自車輪的輻射功率，這是通過模擬車輪周圍的空氣來完成的。“在BEM仿真中，用戶將在車輪幾何形狀周圍創建一個表面包絡，并指定空氣會侵潤哪個表面側，”Fiedler指示。“解決之后，工程師便可以使用聲輻射功率。”然后，可以將這種聲輻射功率作為一個指標來比較不同車輪幾何形狀的性能。
VA One的軌道聲學仿真工作流程。
另外，聲輻射功率可以通過統計能量分析（SEA）用于系統模型。該工具通過考慮系統中的所有噪聲源，來幫助預測艙內噪音。
確定車輪的聲輻射功率后，可以從其他噪聲源評估類似的分解結果。這些來源可以包括加熱、通風和空調（HVAC）系統以及擠壓或復合結構的振動。一旦評估了所有噪聲源，便可以將它們集成到SEA模型中，以評估整個噪聲的傳播。
Skoda交通運輸項目現場研究首席研究員Petr Cuchy說：“所描述的方法在項目初期幫助我們確定了電車的哪些結構成分對內部噪音的影響最大。”“重要的是要專注于對聲音敏感的組件，避免解決對整體噪聲影響較小的零件，并避免為這些對聲音不敏感的組件增加額外的質量和成本。
展開 用lms virtual lab模擬水泵流動噪聲
有償求大佬帶
Fluent仿真實例-大渦模擬大風吹過圓柱體的噪聲
流體流過圓柱體產生的噪聲
案例描述：空氣以69.2 m/s的速度吹向直徑為1.9 cm的圓柱體，用Fluent仿真此時產生的噪聲。基于圓柱體直徑的Reynolds數大概是90000。其他尺寸參數見下圖。
對于聲學仿真，推薦使用LES湍流模型，因為LES模型求解所有渦旋尺度比網格尺度大的渦旋，能較好預測到噪聲。
1、啟動軟件并導入網格
1.1 啟動Fluent軟件，選擇2D 雙精度版本，單核求解。
1.2 導入網格文件“cylinder2d.msh.gz”，網格下載在文章底部。
為了改善求解速度，將網格重新讀取編錄，操作：Mesh -> Reorder -> Domain
在文本窗口中顯示Fluent采用了Reverse Cuthill-McKee方法進行。
2、 求解器設置
3、 模型設置
3.1 湍流模型-大渦LES模型
在2D求解器中，LES模型是隱藏的，就是你打開湍流模型面板是找不到的。在文本窗口中輸入下面命名“(rpsetvar 'les-2d?' #t)”，鍵盤回車鍵。命令輸入要英文狀態，括號也要輸入，還有一點就是不能復制黏貼輸入，只能手動敲鍵盤輸入才有效，本人親測過了，Fluent版本是15.0。再次打開湍流模型，就發現LES已經出現可選了。
此時會彈出一個warning提示框，點擊OK即可。
4、 邊界條件
4.1 inlet邊界，邊界類型為velocity-inlet。
4.2 outlet邊界，邊界類型為pressure-outlet。保留默認設置。
展開 
Exa新的空氣聲學模擬技術——流致噪聲檢測
利用Exa公司的新技術，預測汽車零部件和系統中的流致噪聲是可能的。由Exa公司開發的一項革命性的新技術，可以在模擬中清楚地識別出空氣聲學噪聲源。
這個正在申請專利的功能叫做FIND（流致噪聲檢測）是在Exa power聲學軟件中實現的。Exa的聲學應用高級主管Franck Perot說:“以前的方法從如何從流動結果中提取實際信息，以減少噪音，這需要大量的培訓。Exa的工程師已經實現了先進的算法，可以量化流中的每一個單獨的渦流。”
FIND功能還可以分析設計的流體流動，并突出顯示每個區域的不同噪音水平。這使得工程師能夠識別出輻射噪聲的主要來源。在設計修改之前和之后也可以聽到產生的噪音，這樣可以聽到改進之后的效果。Perot說：“為了驗證這個技術，我們測試了大量的測試用例和生產案例，這些測試用例的噪音水平是通過測量得到的，并運行了PowerFlow以獲得參考模擬結果。
在這一點上，我們知道FIND所預測的噪聲源是正確的。我們下一步要做的是查看不同的修改，以檢查工具是否確實能夠指導設計。當我們檢查FIND的輸出功率時，我們在分貝差異方面得到了正確的趨勢，這讓我們有信心去描述不同的設計。”FIND對于預測諸如溫室或底盤風噪聲、HVAC和風機噪聲或來自排氣系統的噪聲的噪聲源特別有用。在與Exa的密切合作下，寶馬集團已經使用新工具對完整的HVAC系統進行了空氣聲學評估。寶馬此前曾發現，通過諸如管道或鼓風機等獨立部件的流動分析，對整個系統的聲學性能給出了不完全的信息。更糟糕的是，人們發現，僅僅根據它產生的聲音來決定改進哪個子系統是錯誤的。
通過使用PowerFlow的瞬態模擬作為分析完整的HVAC系統的基礎，寶馬工程師不僅能夠看到聲音是如何產生的，也能看到聲音是如何通過系統傳播到乘客的耳朵的。
展開 基于ANSYS Workbench的變壓器振動噪聲仿真分析
變壓器性能包括散熱、噪聲、振動、抗短路能力等眾多因素，變壓器作為電站主要設備之一，并且是變電站主要噪聲源設備是研究的重點，因此變壓器的噪聲問題一直是設計人員關注的重點。
本文根據GB/T1094.10變壓器聲級測定標準，結合變壓器額定負載運行工況，基于ANSYS Workbench平臺實現了變壓器噪聲分析，從而在噪聲產生機理上進行深入研究，不僅可以在變壓器設計階段預估噪聲值，還可以為有效降低變壓器噪聲提供科學依據。
2 噪聲分析理論基礎
2.1 電磁分析基礎
電磁場理論由麥克斯韋方程組（如下圖所示）來描述。
求解方法上，數值法優于解析法，近年來電磁場數值解法在工程及科學研究上的應用也越來越廣泛和高效。
電磁場的數值分析和計算通常歸結為求微分方程的解，對于偏微分方程，輔助邊界條件和初始條件即可獲得方程的定解。
ANSYS Maxwell 采用有限元法，將求解區域離散化為”單元“，采用Maxwell方程進行求解。
2.2 結構分析基礎
通過電磁場分析得到鐵芯和繞組所受的電磁力分布，對其進行傅里葉變換，可以得到電磁力各諧波分量的幅值和相位角大小，將其作為簡諧激勵源，進行結構的諧響應分析。
諧響應分析的運動控制方程為：
其中假設F和u做簡諧變化，則：
2.3 噪聲分析基礎
采用聲學有限元法求解聲學Helmholtz方程來計算聲場。
展開 海基科技成功提出專業的泵閥及旋轉機械噪聲模擬方案
經過海基科技仿真工程部技術工程師的聯合攻關，提出了基于專業泵閥CFD模擬軟件PumpLinx和專業聲學模擬軟件ACTRAN的聯合噪聲模擬方案，該方案得益于PumpLinx的在泵閥CFD模擬方面的專業優勢，能夠有效地模擬各種泵閥及旋轉機械的噪聲。
聯合解決方案的優勢是：
1)
利用內置的專業泵閥模板，能夠精確模擬齒輪泵、柱塞泵、滑片泵等容積泵的噪聲問題。
2)
這一方案的獨特網格技術可以以常規方案1/3網格實現噪聲模擬，計算速度快，降低了泵閥和旋轉機械噪聲模擬的門檻。
3)
準確地捕捉聲源，可以自動獲取面聲源和近體聲源，保證了模擬的精度。
泵閥與旋轉機械（如泵、閥門、風機、螺旋槳、渦輪機械等）廣泛應用于國民生產各部門以及船艦、航空航天等領域，隨著科學技術的發展和人們環境保護意識提高，如何降低泵閥、風機、螺旋槳等旋轉機械的噪聲也成為重要的研究課題之一。
海基科技提出這一聯合噪聲模擬方案解決了困擾泵閥及旋轉機械噪聲模擬的難題，它必將成為設計人員降噪設計的有力武器。
展開 基于ANSYS Workbench平臺的電機電磁噪聲仿真分析
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。
以上文章來源于ANSYS，作者ANSYS中國
