ansys振動噪聲仿真的案例
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 基于ANSYS Workbench的變壓器振動噪聲仿真分析
通過聲波的連續方程、運動方程、物態方程可以推導得到Helmholtz波動方程，進一步通過傅里葉變換可以得到均勻流體中傳播的基本聲學方程頻域形式為：
計算變壓器聲場分析需要將結構表面的振動速度導入聲學分析中作為邊界條件，聲學有限元系統方程形式為：
2.4 耦合分析流程
本次分析首先在MAXWELL進行電磁場分析，求解完成后，對電磁力進行FFT變換，在workbench平臺利用耦合功能，將其導入Mechanical進行簡諧振動分析，得到質點振動速度，再將其導入ANSYS Acoustics聲學仿真模塊，求解聲壓波動方程，進行聲場分析，得到最后的噪聲計算結果，并根據GB/T1094.10進行評定。
Figure.基于ANSYSWorkbench的聲學仿真耦合流程
3 干式變壓器振動噪聲分析
Figure.變壓器三維模型圖
Figure.噪聲分析耦合流程圖
3.1 電磁場分析
將變壓器的電磁模型導入Maxwell,給定鐵芯、繞組的材料，設定好額定工況的激勵、邊界條件、求解參數，即可進行求解。
設定好的繞組激勵如下圖所示：
① 設定鐵芯、繞組材料：
Figure.材料設定
② 施加激勵、求解計算：
Figure.激勵加載&求解設置
③ 后處理：
Figure.后處理設置
Figure. 電磁力密度
3.2 結構分析
在mechanical中進行分析前，首先根據提供的材料在Engineer Data中輸入材料數據，由于諧響應分析是線性分析類型，并且變壓器結構在實際工作中也不允許超出屈服強度，因此此處以線彈性材料進行簡化輸入。網格劃分過程中，實體單元以四面體、六面體混合。根據實際工作，掃頻范圍設置為0~1000Hz。
展開 電機振動噪聲建模分析：ANSYS電機振動噪聲分析
噪聲分析
在 Workbench 的 Analysis System 窗口中，選擇Harmonic Acoustic建立噪聲分析模塊，如下圖所示。
圖9 噪聲分析流程圖
對電機定子建立外流場模型，形狀可以自行定義。然后將諧響應分析的速度分布導入流場模型中定子外表面部分，并設定聲場分析邊界條件，如下所示。
圖10 導入諧響應速度分布
圖11 噪聲分析邊界條件
圖12 SPL分布圖
6. 結論與展望
通過ANSYS Workbench可以方便的分析電機振動噪聲，此外在此基礎上還可以進行多轉速分析以及對電機參數進行優化分析。
文章來源：易仿真
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
【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 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 Ansys | 利用Ansys Motor-CAD NVH調諧分析噪聲、振動和聲振粗糙度
噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是電機設計與性能的關鍵因素。過高的NVH會導致產品壽命縮短、維護成本增加和客戶滿意度下降。因此，在設計階段早期解決NVH挑戰至關重要，以避免設計階段后期出現重大NVH問題。
電機NVH分析本質上是一個結合了電磁和機械分析的、復雜的多物理場問題——因為電機NVH問題通常源于電磁力與結構組件（如定子）之間的相互作用。因此，全面了解電機的電磁和機械屬性對于準確預測其NVH性能至關重要。
Ansys Motor-CAD電機設計工具是一款專用解決方案，可用于在整個扭矩-速度范圍內對電機進行多物理場仿真。利用該工具，用戶能夠在同一個用戶界面中評估電磁、熱和機械性能。將電磁和機械模塊集成到Motor-CAD軟件中，可實現快速NVH分析，從而促進電機設計的迭代優化。這種方法使用戶能夠調整關鍵設計參數（例如繞組配置、轉子和定子幾何結構以及結構材料），并快速評估其對NVH性能的影響。此外，這種靈活性有助于用戶在性能、成本和NVH特性之間實現最佳平衡。
為了進行快速NVH分析，Motor-CAD軟件使用一種分析機械模型，將定子幾何結構簡化為簡單的環形結構。然而，其在剛度計算方面有局限性。例如，當齒底較寬時，就會發生這種情況——如圖1所示，齒部幾何結構會影響定子軛剛度。
圖1：具有寬齒底的定子
圖2比較了未調諧的Motor-CAD等效輻射功率（ERP）水平與圖1所示電機在Ansys Mechanical結構有限元分析（FEA）軟件中的結果。Motor-CAD解析模型可準確預測由三階力諧波激勵的第0階模態（膨脹模態）。然而，由于寬齒底對定子軛剛度的影響，它無法有效預測由二階力諧波分量激勵的第6階模態（六邊形模態）。
展開 Simcenter 3D 電機振動噪聲仿真模型案例
電機作為一個能量轉化率高，轉速平穩，噪聲水平低的設備被應用到越來越多的場景中。但隨著振動噪聲要求的不斷提高，低噪聲的電機也不能達到我們的而標準。如何通過仿真快速得到電機的噪聲，并解決電機的噪聲問題，西門子Simcenter 3D提供了電機噪聲的仿真解決方案。
首先我們需要對電機進行電磁場仿真。在這里西門子也有相應的解決方案，通過Simcenter 3D EM（原Infolytica）對電機進行電磁場仿真。當然用戶也可以通過其他的電磁仿真軟件進行仿真，將得到的電機定子表面的力導出。
第一步完成后，在Simcenter 3D Acoustics將導出的力加載到電機定子的有限元模型上，然后計算就可以得到電機的振動和噪聲。接下來將詳細的介紹這一過程。
首先將電機的模型導入Simcenter 3D，然后進行聲網格、結構網格以及麥克風網格的劃分，劃分結果如圖1所示
圖1 網格劃分
這一步我們將建立一層將結構和電磁網格連接起來的網格，用于加載電磁力，如圖2所示。
展開 CAE仿真助力洗衣機優化噪聲和振動
為確認機器旋轉期間在洗衣機外殼中產生的振動，我們可以執行一個瞬態分析，下圖描述了右側壁上的一個點在多個方向上發生的外殼變形。
接下來，我們可以分析右側壁中部一個點上的外殼法向加速度，以測量側壁發出的噪聲。這些結果在下方左側的繪圖中進行了展示。同時，右側的繪圖描述了該加速度的頻譜。
我們可以注意到側壁振動的頻率主要在 0-30 Hz 的范圍內，峰值在 1.67 Hz 附近，這可以看作激發頻率。這與我們根據滾筒的慣性質量比和設定旋轉速度下的載荷推斷出的頻率相符。但有意思的是，也出現了高于激發頻率的側壁振動頻率值，這將發射額外的噪聲。出于優化噪音和振動角度考慮，可以將洗衣機進行優化，僅在較低的、人耳捕捉不到的頻率發出噪聲。
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 05.24-柳州-振動噪聲及疲勞試驗與仿真技術交流會
會議信息：
日期：2017年5月24日（星期三）
時間：08:40-09:00簽到，09:00正式開始
地點：柳州萬達嘉華酒店 多功能會議廳3廳（三樓）
地址：城中區東環大道256號
費用：免費
報名截止日期：2017年5月19日
日程安排：
08:40-09:00 簽到
09:00-12:00 LMS試驗解決方案
試驗解決方案如何助力汽車整車零部件NVH性能研發
汽車排氣系統NVH性能解決方案
汽車制動系統NVH性能解決方案
汽車動力總成NVH性能研發解決方案
LMS試驗解決方案如何助力汽車整車NVH性能研發
汽車整車NVH性能研發思路
汽車模態試驗（EMA、OMA、ODS等）分析
汽車傳遞路徑分析
汽車通過噪聲新法規解決方案
汽車整車及零部件NVH性能研發工程案例分享
12:00-13:00 午餐
13:00-15:00 LMS疲勞耐久性試驗解決方案
疲勞及耐久性工程基礎
載荷因素對疲勞分析及耐久性工程的重要意義
車輛工程中載荷測量的挑戰及應對——CuCo項目簡介
耐久性工程：道路載荷數據采集系統，疲勞分析軟件
基于LMS TecWare軟件的道路載荷數據處理
15:00-17:00 LMS振動噪聲仿真解決方案
LMS全頻段聲學仿真解決方案與新技術介紹
振動噪聲仿真分析解決方案及應用案例
典型激勵源提取
噪聲傳播路徑分析
響應分析及后處理（故障診斷）
流體噪聲仿真分析解決方案
氣動噪聲基本介紹
風扇葉片、空調管路、高鐵受電弓等典型氣動噪聲問題應用案例
會議聯系人：
何女士，E-mail： qiyue.he@siemens.com ，電話：010-85292932
展開 
2017.03.21-南昌-振動噪聲測試及仿真技術交流會
振動噪聲測試及仿真技術交流會
2017年3月21日，南昌
會議亮點：
測試與仿真方案的完美結合
LMS解決方案如何助力產品NVH性能研發
適用于汽車、軌道交通、通用機械等行業
實地參觀華東交通大學實驗室
隨著噪聲和振動方面的法規要求日漸嚴格，NVH工程設計面臨的壓力也越來越大。為幫助國內客戶提升振動噪聲測試和仿真技術的應用水平，Siemens PLM Software將于3月21日在南昌舉辦專題技術交流會，我們的技術專家將介紹國外最新的NVH技術，并結合真實應用案例和客戶的實際問題，與大家進行交流。
LMS測試解決方案是高速多通道數采系統與最完整的振動噪聲及疲勞耐久性測試的完美結合，不僅平衡了易用性與功能靈活性，還可以極大地提高測試設備的工作效率，在可用的實物樣機大幅減少的情況下，仍可獲得更全面可靠的試驗結果。
LMS振動噪聲仿真解決方案包括了從聲輻射到聲振耦合、從振動噪聲到流體噪聲、從部件到系統、從低頻到中高頻等一系列解決方案，幫助工程師快速建立精確的仿真模型，在物理樣機制造之前對其真實性能進行準確的仿真，優化產品設計。此外，通過MBSE的傳動系扭振解決方案（包括傳動系扭轉、Gear Rattle、Booming等），工程師能夠掌握如何在早期設計階段，基于模型仿真的方法，進行NVH、動力總成匹配的方案設計。
展開 2017年4月26日，佛山，振動噪聲仿真及試驗研討會
振動噪聲仿真及試驗研討會
2017年4月26日，佛山
會議亮點：
發布全新的LMS聲學照相機（Sound Camera）
振動噪聲試驗及仿真解決方案及最新技術進展
多領域系統仿真兩相流技術
家電行業應用案例分析
為推進國內家電行業研發管理人員對振動噪聲仿真及試驗最新技術發展及應用的了解，Siemens PLM Software將于4月26日在佛山舉辦為期一天的振動噪聲仿真及試驗技術交流會。
本次技術研討會，Siemens PLM Software資深專家將介紹振動噪聲測試及仿真在家電研發領域的應用情況及總體趨勢，以及兩相流仿真技術及高級的工程方法。幫助家電行業研發工程師更好更快的完成產品開發。另外，工程師將向您介紹Siemens PLM Software全新推出的聲源定位解決方案，用于快速進行故障診斷和詳細的工程分析。
展開 直播預告 | Actran通過振動/噪聲測試逆向獲取仿真載荷的工程解決方案
精彩直播預告
在振動與噪聲仿真問題中，通常使用傳函來表示響應與激勵之間的關系。此類仿真在多數預報和優化場景中效果顯著，但其前提是必須掌握載荷的頻譜特性，以便針對載荷頻譜相關的特定頻率進行傳函優化。
然而，優化效果仍需通過測試進行驗證。若響應未達到優化目標，則需重新優化傳函。若能準確地將實際載荷直接添加于仿真模型進行分析，則可以直接從響應頻譜中識別優化的頻率及貢獻路徑，從而定量地驗證優化算法。此過程的難點主要在于對載荷的定義。
基于噪聲測試的表面振動識別（空氣薄膜模態方法）
基于Actran的解決方案可利用工作狀態下的響應測試結果反推出實際載荷，為仿真驗證提供更直接的激勵輸入。其核心是將振動或噪聲測試結果導入仿真模型，逆推出實際結構的力學激勵和等效聲源。這使得進一步的振動與噪聲優化工作不再局限于單位載荷激勵的傳函優化，而是能夠基于真實的載荷環境，定量評估優化方案的實際效果。
本期直播講堂請到了海克斯康工業軟件聲學仿真專家白玉儒，在直播間中講師將重點介紹Actran軟件中的多種激勵反推算法，并結合相應工程案例進行詳細的應用解析，通過算法與案例相結合的方式，展示其聲源逆推功能的應用價值。敬請關注！
直播報名
7月25日 14:00
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立即預定
直播內容聚焦
? 基于噪聲測試的等效聲源逆推原理以及工程應用案例
? 基于噪聲測試的聲源表面振動逆推方法以及工程案例
? 基于振動測試的結構力載荷逆推方法以及工程案例
白玉儒
海克斯康工業軟件聲學仿真專家
從事聲學仿真工作13年，有豐富的工程仿真經驗，主要負責聲學軟件的售前、售后以及咨詢項目服務。
展開 電機設計 | 利用Ansys Motor-CAD NVH調諧分析噪聲、振動和聲振粗糙度（內含演示視頻）
本文原刊登于Ansys.com：《Analyzing Noise, Vibration, and Harshness With Ansys Motor-CAD NVH Tuning》
作者： Shi-Uk Chung | Ansys 高級應用工程師
編輯整理：王楊 | Ansys 主任應用工程師
噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是電機設計與性能的關鍵因素。過高的NVH會導致產品壽命縮短、維護成本增加和客戶滿意度下降。因此，在設計早期階段解決NVH挑戰至關重要，以避免設計階段后期出現重大NVH問題。
電機NVH分析本質上是一個結合了電磁和機械分析的、復雜的多物理場問題——因為電機NVH問題通常源于電磁力與結構組件（如定子）之間的相互作用。因此，全面了解電機的電磁和機械屬性對于準確預測其NVH性能至關重要。
Ansys Motor-CAD電機設計工具是一款專用解決方案，可用于在整個扭矩-速度范圍內對電機進行多物理場仿真。利用該工具，用戶能夠在同一個用戶界面中評估電磁、熱和機械性能。將電磁和機械模塊集成到Motor-CAD軟件中，可實現快速NVH分析，從而促進電機設計的迭代優化。這種方法使用戶能夠調整關鍵設計參數（例如繞組配置、轉子和定子幾何結構以及結構材料），并快速評估其對NVH性能的影響。此外，這種靈活性有助于用戶在性能、成本和NVH特性之間實現最佳平衡。
為了進行快速NVH分析，Motor-CAD軟件使用一種分析機械模型，將定子幾何結構簡化為簡單的環形結構。然而，其在剛度計算方面有局限性。例如，當齒底較寬時，就會發生這種情況——如圖1所示，齒部幾何結構會影響定子軛剛度。
圖2比較了未調諧的Motor-CAD等效輻射功率（ERP）水平與圖1所示電機在Ansys Mechanical結構有限元分析（FEA）軟件中的結果。
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