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本文研究內(nèi)容是對水下聲輻射機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)論述，并針對這5種機(jī)理采用不同的方法和流程來進(jìn)行聲學(xué)仿真分析。二、水下聲輻射機(jī)理2.1 結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射聲 結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射聲的聲源特征可以視為結(jié)構(gòu)輻射面上一個(gè)個(gè)具有一定相位關(guān)系的活塞輻射，結(jié)構(gòu)表面振動(dòng)引起附近流體的壓縮和擴(kuò)張，密度變化而形成聲波傳播出去。

在車輛開發(fā)前期的動(dòng)力系統(tǒng)開發(fā)或車身開發(fā)中，我們可以通過抑制結(jié)構(gòu)表面法向振動(dòng)速度縮小輻射噪聲，同時(shí)，精確識別結(jié)構(gòu)局部模態(tài)對輻射噪聲影響。利用ERP分析，可以在頻率響應(yīng)分析中快速獲取特定激勵(lì)下部件與面板的最大潛在聲輻射數(shù)據(jù)，從而準(zhǔn)確定位結(jié)構(gòu)中聲輻射最大的區(qū)域。

此外，當(dāng)激勵(lì)頻率超過板的臨界頻率時(shí)，板的振幅和聲輻射響應(yīng)會急劇下降。 3. 板的尺寸和形狀：板的尺寸和形狀會影響板的固有頻率和振動(dòng)模式，從而影響聲輻射響應(yīng)。通常情況下，較大的板和不規(guī)則形狀的板會產(chǎn)生更復(fù)雜的振動(dòng)模式和更強(qiáng)的聲輻射響應(yīng)。 4. 材料特性：板的材料特性也會影響聲輻射響應(yīng)。例如，較薄的板和較柔軟的材料會產(chǎn)生更高的振幅和更強(qiáng)的聲輻射響應(yīng)。

新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)NVH性能要求則更高一點(diǎn)，電動(dòng)壓縮機(jī)會出現(xiàn)壓縮機(jī)輻射噪聲問題以及一階振動(dòng)問題。暖風(fēng)水循環(huán)容易有暖風(fēng)水路流水問題，水泵還有振動(dòng)噪聲問題，熱泵空調(diào)管路會出現(xiàn)冷媒流動(dòng)聲問題以及閥門切換聲問題。

文中提出并驗(yàn)證了振動(dòng)、聲壓和輻射聲功率的指標(biāo)，與相應(yīng)的有限元模擬結(jié)果非常吻合。該分析模型減少了振動(dòng)聲學(xué)問題的計(jì)算復(fù)雜性。通常為了解決遠(yuǎn)點(diǎn)問題，COMSOL模型的計(jì)算域需要擴(kuò)展，增加了解決系統(tǒng)所需的計(jì)算量。然而，分析方法沒有遇到同樣的限制。在評估流體域中單個(gè)觀測點(diǎn)的聲壓時(shí)，它的計(jì)算速度比有限元模擬快幾個(gè)數(shù)量級，需要較少的內(nèi)存和數(shù)據(jù)存儲，相對于有限元模擬。

聲功率是聲源本身的屬性，它的值與觀察者的位置或距離都無關(guān)，是一個(gè)恒定的參量，因此聲功率可以用來衡量一個(gè)聲源的聲輻射能力，但是與聲壓、聲強(qiáng)不同，聲功率不能直接測量，只能通過測量聲壓或聲強(qiáng)后間接計(jì)算得出。 目前，通過計(jì)算等效輻射聲功率（ERP）來對機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)噪聲分析已在 工程分析中被廣泛應(yīng)用，其計(jì)算主要取決于對選擇的輻射表面速度響應(yīng)的評估。

聲功率是聲源本身的屬性，它的值與觀察者的位置或距離都無關(guān)，是一個(gè)恒定的參量，因此聲功率可以用來衡量一個(gè)聲源的聲輻射能力，但是與聲壓、聲強(qiáng)不同，聲功率不能直接測量，只能通過測量聲壓或聲強(qiáng)后間接計(jì)算得出。 目前，通過計(jì)算等效輻射聲功率（ERP）來對機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)噪聲分析已在 工程分析中被廣泛應(yīng)用，其計(jì)算主要取決于對選擇的輻射表面速度響應(yīng)的評估。

電機(jī)NVH測試優(yōu)化：鑄鐵平臺在噪聲振動(dòng)測試中的基礎(chǔ)作用 在新能源汽車、工業(yè)電機(jī)、家電電機(jī)等領(lǐng)域，NVH（噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度）功能是評估電機(jī)品質(zhì)的核心指標(biāo)，直接影響產(chǎn)品舒適性、可靠性與市場競爭力。電機(jī)NVH測試的核心訴求是準(zhǔn)捕捉噪聲與振動(dòng)信號，而測試基準(zhǔn)的穩(wěn)定性直接決定信號采集的真實(shí)性。

NVH分析，即噪聲、振動(dòng)和聲振一體化分析，是指通過仿真軟件對結(jié)構(gòu)、流體、材料等多物理場耦合系統(tǒng)進(jìn)行分析，以評估系統(tǒng)的噪聲、振動(dòng)和聲振一體化特性。 NVH分析主要應(yīng)用領(lǐng)域：§ 機(jī)械設(shè)計(jì)：用于分析和優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)的噪聲、振動(dòng)和聲振一體化特性，如汽車、飛機(jī)、船舶等結(jié)構(gòu)。§ 航空航天：用于分析和優(yōu)化航空航天器的噪聲、振動(dòng)和聲振一體化特性，如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、航天器等。

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(yīng)用工程師編輯整理：王楊 | Ansys 主任應(yīng)用工程師噪聲、振動(dòng)和聲振粗糙度（NVH）是電機(jī)設(shè)計(jì)與性能的關(guān)鍵因素。

噪聲、振動(dòng)和聲振粗糙度（NVH）是電機(jī)設(shè)計(jì)與性能的關(guān)鍵因素。過高的NVH會導(dǎo)致產(chǎn)品壽命縮短、維護(hù)成本增加和客戶滿意度下降。因此，在設(shè)計(jì)階段早期解決NVH挑戰(zhàn)至關(guān)重要，以避免設(shè)計(jì)階段后期出現(xiàn)重大NVH問題。電機(jī)NVH分析本質(zhì)上是一個(gè)結(jié)合了電磁和機(jī)械分析的、復(fù)雜的多物理場問題——因?yàn)殡姍C(jī)NVH問題通常源于電磁力與結(jié)構(gòu)組件（如定子）之間的相互作用。

本次機(jī)床主軸電機(jī)的結(jié)構(gòu)振動(dòng)聲輻射案例，就是將電機(jī)結(jié)構(gòu)計(jì)算后表面的振動(dòng)速度，轉(zhuǎn)換成電機(jī)表面的聲壓邊界，并且映射到空氣表面的聲邊界面上，完成電機(jī)運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)聲輻射問題的分析。 1.3聲學(xué)邊界元 對于上述的聲學(xué)波動(dòng)方程，可以用數(shù)值方法得到其滿足邊界條件的解。常用的數(shù)值方法有聲學(xué)有限元法和聲學(xué)邊界元法。

另外，結(jié)構(gòu)聲振分析既存在振動(dòng)引起的噪聲輻射問題，又存在噪聲引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)問題，傳統(tǒng)的有限元方法在解決二者的耦合時(shí)比較困難。因此，有限元方法通常只是用于求解低頻振動(dòng)噪聲環(huán)境的預(yù)示。而實(shí)際上船舶的振動(dòng)與噪音的控制是機(jī)艙集控室采用剛性安裝的輕質(zhì)五夾板內(nèi)襯，其噪聲插入損失不超過20dB(A)。

3 齒輪箱的振動(dòng) 齒輪的振動(dòng)由軸系傳到齒輪箱，激勵(lì)箱體振動(dòng)，從而輻射出噪聲。另外，齒輪在箱內(nèi)振動(dòng)的輻射聲激勵(lì)箱體，使箱體形成二次輻射噪聲，這類噪聲大部在中低頻范圍內(nèi)。

加縱肋平底圓柱殼振動(dòng)和聲輻射的FEM/BEM研究[J]. 振動(dòng)與沖擊, 2006, 25(2): 88-92.Shi Huan-wen, Sheng Mei-ping, Sun Jing-cai, et al.

本文從薄板聲輻射理論出發(fā)，薄板輻射聲壓與其表面法向振速幅值有關(guān)。

通常在封閉式的電機(jī)中噪聲的形成不僅與機(jī)殼振動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)，而且還與聲源的大小和輻射的波長之間的關(guān)系有關(guān)，以及輻射表面的波節(jié)線分布情況有關(guān)，如果波長大于噪聲源的尺寸，那么隨著輻射體尺寸的增加，輻射聲強(qiáng)也增大。在電機(jī)的振動(dòng)噪聲中有兩個(gè)特點(diǎn)特別重要，往往只要加以適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，就可以取得明顯的防振降噪效果。