ansys流體噪聲的案例
【12月4-5日 上海】ANSYS官方培訓—電機多場耦合仿真（電磁、流體、振動、噪聲耦合分析）
電機多場耦合仿真（電磁、流體、振動、噪聲耦合分析）
培訓背景
電機，特別是現代高效能電機和新型永磁電機，作為工業領域最為重要的電能轉換設備，其直接/間接用電量占到了工業領域總用電量的近75%，如何在電機方案設計前期有效提升產品的效率？如何在保證效率的同時綜合提升電機的散熱性能指標？如何優化電機振動和噪音？如何盡可能的壓縮產品開發周期、降低產品的開發成本？上述問題嚴重制約著電機研發、設計企業和研究院所的長期穩定發展，以及產品的核心競爭力提升。
為了推進中國電機設計企業和院所的產品設計能力提升、解決電機設計工程師在實際設計中面臨的工程問題；同時，也為了讓廣大電機設計工程師更好的使用軟件，普及ANSYS電機多物理場耦合分析高級功能， ANSYS公司（原廠）特定于12月4日在上海開辦 “電機多場耦合仿真（電磁、流體、振動、噪聲耦合分析）”專題班，幫助您全面了解ANSYS軟件最新功能與使用技巧，解答您在軟件使用中的疑惑與問題，并將上述軟件的各項功能靈活高效地應用于仿真中，解決目前一些研究熱點中的仿真難題，提升高效電機產品研制和設計效率。
培訓合格者發放ANSYS技術培訓認證證書。
展開 LMS 結構噪聲及流體噪聲解決方案
流體噪聲建模
對于不同的行業如:汽車、航空航天、醫療器械、建筑，在我們要設計出高水平、高質量的產品時，流體噪聲問題正變得日益突出。但是這些復雜的問題以往非常難以仿真分析，現在隨著流體噪聲模塊的誕生，SYSNOISE5.6給我們帶來了一個精巧而強大的流體噪聲解決方案.
感謝Lighthill對流體噪聲方法的引入，感謝Ffowcs-Williams 和 Hawkings對它的拓展，現在我們可以將流體軟件和SYSNOISE結合起來以一種高效、準確方便的方式對流體噪聲進行仿真分析。
SYSNOISE Rev5.6提供了同CFD軟件（例如STAR－CD、CFX、FLUENT）之間的良好接口，選擇流體軟件的時域數據，過濾傳輸到SYSNOISE中定義流體聲源在頻域中的特性。我們直接可以從CFD軟件中讀取二進制數據這樣就可以減小CFD軟件輸出數據的容量。
應用
汽車
Sysnoise的流體噪聲模塊可應用于汽車系統的不同部分例如：
外部裝置后視鏡、刮雨器、A柱面、天窗以及車窗等引起的噪聲。
內部系統的噪聲例如：
冷卻系統的冷卻風扇，它常常會成為車內的主要噪聲源。
發動機及相關零部件引起的噪聲：
進排氣系統、消聲器引起的噪聲。
利用LMS－SYSNOISE的流體噪聲模塊以及它同CFD軟件（如STAR－CD、CFX、FLUENT）之間良好的接口，SYSNOISE實際上已成為事實上的流體噪聲標準解決方案。
鐵路
鐵路運輸系統同樣也存在著流體噪聲的問題，實際上對于高速列車來講，pick-up噪聲也是最主要的噪聲源而且對通過噪聲也起著主導作用。并且我們沒有辦法屏蔽它。由于噪聲源在車輛的頂部,我們也不可能建一個很高的的聲屏障。
利用SYSNOISE的流體噪聲模塊和CFD軟件相結合我們的工程師就能夠在設計階段很好的仿真分析流體噪聲，從在保證機車性能的前提下降低相應的噪聲。
展開 風扇噪聲流體仿真解決方案
聲壓云圖: 原設計(左)和第一次迭代設計(右)
Altair CFD?/CAA 解決方案
ultraFluidX是一種基于Lattice-Boltzmann方法的求解器，非常適合研究風扇噪聲和其他瞬態流動仿真。其固有低數值耗散和LES湍流模型是氣動噪聲仿真理想的選擇。由于低數值耗散的優勢，求解器可以在流場模型中直接模擬聲音傳播，而不需要其他簡化的聲傳輸模型。它可以精確捕獲噪聲水平，可視化流場并顯示噪聲源的位置以及噪聲的傳播方式。ultraFluidX完全基于GPU加速，加速了產品迭代，從而改進設計周期。ultraFluidX的優勢：
固有的瞬態，時間精確的顯式時間算法
高精度的湍流模型，捕捉空氣微小的壓力脈動
低數值耗散，可直接模擬從噪聲源到麥克風的傳播
前處理效果高，僅需要STL表面，無需大量的網格建模工作
結論
旋轉機械存在于許多不同類型的應用中，例如發動機冷卻系統、通風系統和風電葉輪。使用ultraFluidX的LBM算法+GPU高性能計算，快速定位氣動噪聲源，理解噪聲產生的機理，比較不同的降噪措施，為產品優化提供有力的幫助。
展開 風扇噪聲流體仿真解決方案
聲壓云圖: 原設計(左)和第一次迭代設計(右)
Altair CFD?/CAA 解決方案
ultraFluidX是一種基于Lattice-Boltzmann方法的求解器，非常適合研究風扇噪聲和其他瞬態流動仿真。其固有低數值耗散和LES湍流模型是氣動噪聲仿真理想的選擇。由于低數值耗散的優勢，求解器可以在流場模型中直接模擬聲音傳播，而不需要其他簡化的聲傳輸模型。它可以精確捕獲噪聲水平，可視化流場并顯示噪聲源的位置以及噪聲的傳播方式。ultraFluidX完全基于GPU加速，加速了產品迭代，從而改進設計周期。ultraFluidX的優勢：
固有的瞬態，時間精確的顯式時間算法
高精度的湍流模型，捕捉空氣微小的壓力脈動
低數值耗散，可直接模擬從噪聲源到麥克風的傳播
前處理效果高，僅需要STL表面，無需大量的網格建模工作
結論
旋轉機械存在于許多不同類型的應用中，例如發動機冷卻系統、通風系統和風電葉輪。使用ultraFluidX的LBM算法+GPU高性能計算，快速定位氣動噪聲源，理解噪聲產生的機理，比較不同的降噪措施，為產品優化提供有力的幫助。
展開 
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 汽車CAE仿真及試驗報告相關規范文件，總共115個文件，涵蓋結構剛度、強度、振動噪聲、流體、熱等內容
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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。
流體仿真計算、結構強度計算、ANSYS有限元分析，仿真分析培訓，流體、結構類輔材供應
業務方向：流體仿真計算、結構強度計算、ANSYS有限元分析，仿真分析培訓，流體、結構類輔材供應。
聯系電話：王經理 15900979745
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 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
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。
干貨 | ANSYS Fluent氣動噪聲仿真模型解析
氣動噪聲是由于氣流流過固體表面引起的氣流壓力擾動產生，它起因于氣體內部的脈動質量源（單極子噪聲源）、作用力的空間梯度（偶極子噪聲源）和應力張量的變化（四極子噪聲源）。氣動噪聲問題在各種高速機械中均有產生，比如高鐵、飛機、汽車以及旋轉機械等領域（見圖1）。
圖1 氣動噪聲的應用領域
ANSYS Fluent提供了三種解決氣動噪聲的方法，分別是直接計算法（CAA）、聲比擬法（FW-H方程）、寬頻法（Boardband Model）（見圖2）。由于聲波方程可認為是三維可壓縮N-S湍流方程的變形形式，所以求解N-S方程可以描述聲波產生和傳播現象。
但流動和聲學變量尺度跨度很大，所以CAA方法對于精度要求和硬件要求都很高，在實際工程問題中不可行。而更多采用的是將波動方程和流動方程解耦的聲比擬法和寬頻方法。具體理論方程可參考ANSY。
圖2 ANSYS Fluent中氣動聲學模型
以軸流風機為例，對其氣動噪聲進行仿真。首先進行穩態流場計算，可采用多參考系（MRF），為后面的瞬態計算提供初始流場；其次，可采用滑移網格進行瞬態計算，控制時間步長，且至少得到多個周期的變化方可結束；然后，開啟聲比擬模型，設置sources及receivers，進行聲場仿真，并輸出相關參數變化曲線；最后，通過傅里葉變換（FFT）得到聲壓級頻譜曲線（見圖3）。
展開 Ansys 2023直播合集！Fluent、LS-DYNA、電池熱、噪聲、電子設計...
本次系列直播將帶大家了解Ansys在Fluent、LS-DYNA、電池熱、噪聲、電子設計、光學...等方面的創新技術及應用案例，由多位原廠專家講解，相關行業的工程設計師們都可以來觀看學習哦~
點擊直播名稱，即可查看更多詳情介紹
時間
直播名稱
直播狀態
6月2日
Ansys Twin Builder 2023 R1新功能介紹
已結束
6月7日
基于分布式計算的新一代高性能門級功耗分析工具PowerArtist-SC介紹
未開始
6月8日
Ansys Discovery 2023 R1新功能介紹
未開始
6月13日
Ansys Fluent GPU求解器2023 R1 新功能與案例
未開始
6月15日
Ansys Fluent電池熱失控仿真實例與驗證
未開始
6月20日
RedHawk-SC SigmaDvD：突破性高局部噪聲覆蓋率的全新算法
未開始
6月27日
Ansys Camera鏈路一站式設計與仿真
未開始
6月29日
Ansys Speos 在鏡頭雜散光分析中的解決方案
未開始
7月4日
Ansys Speos Texture Mapping功能介紹及使用技巧
未開始
7月6日
Ansys Speos在HUD仿真中的解決方案
未開始
7月18日
LS-DYNA電池結構高級技術分析
未開始
7月20日
Ansys 多物理場解決方案在電源管理芯片的應用
未開始
7月25日
Ansys Zemax 生物醫療應用解決方案
未開始
7月27日
采用 Ansys 設計優化光子集成器件與電路
未開始
11月7日
Ansys Zemax 和 Speos 在HUD
展開 基于Ansys的汽車氣動噪聲數值仿真分析實例
隨著車輛性能的提高及高等級公路的建設，車輛的速度越來越快，車輛外流場的氣動噪聲以車速的6次方的數量增長。因而，當車輛的其它噪聲得到有效的控制后，車輛的氣動噪聲就變得尤為重要了。70年代研究人員發現，車速為 70km/h的情況下，氣動噪聲的范圍為62~78dB；而在速度為110km/h的情況下，氣動噪聲的范圍達到80~90dB。新的研究表明，車速超過100km/h，氣動噪聲對車外噪聲的影響己超過了其它噪聲。
數值模擬方法可在新車設計初期的造型階段進行氣動噪聲的預測，為選型及造型參數修改提供依據，從而可以較早地得到較理想的產品，避免產品缺陷。
湍流模型的選擇
氣動噪聲模擬可以選擇幾種不同的數值方法，大渦模擬可以得到精確的模擬效果，但要求生成的網格質量好，計算比較耗時。在產品設計的初始階段，往往需要噪聲的大致分布情況，基于模型的噪聲源方法可以解決這一問題。
模型的湍流動能輸運方程：
湍流動能耗散率輸運方程：
式中：
Gk為平均速度梯度產生的湍流動能
Gb為浮力產生的湍流動能
β為熱膨脹系數
μt 為湍流粘度
σk，σt為k，ε的湍流普朗特常數。
根據經驗，模擬中使用的常數分別取值為：Cμ=0.09，σk=1.0，σε=1.3，C1ε=1.44，C2ε=1.92，C3ε=1。
基于公司現在對氣動噪聲的要求，選擇模型是比較適宜的。
模型網格的劃分和計算域的建立
模型是在CATIA軟件上建立的，然后導入ICEMCFD軟件中進行網格劃分。為了提高計算的效率，對模型的底部進行了簡化處理。
根據經驗，流場仿真計算所取的計算域到達一定的大小時，汽車的流場就不再受計算域大小的限制。
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