曙海教学优势
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培训目标
1. 掌握振动噪声基础理论:理解噪声分类、产生机理、传播路径及声源识别方法。
2. 场景化问题解决能力:针对管道、压缩机、无刷电机等典型场景,掌握传统降噪方法与仿真优化技术。
3. 仿真工具应用能力:通过ANSYS软件实现振动噪声预测、分析与优化。
培训内容与模块
模块1:振动噪声基础理论
1.噪声分类与发生原理
l 按来源分类:机械噪声(结构振动辐射)、空气动力噪声(流体湍流/冲击)、电磁噪声(变压器/电机)。
l 按频谱特征分类:窄带噪声(齿轮啮合)、宽带噪声(湍流)、随机噪声(环境干扰)。
2.噪声传播路径与声源识别
l 传播路径:结构传播(振动通过机架辐射)、空气传播(直接声波辐射)。
l 声源识别方法:
1) 近场扫描(加速度传感器/声强探头定位)
2) 频谱分析(主频/谐波成分分析)
3) 模态分析(共振频率与结构振动关联)
l 常见的几类电子及家电产品的噪声及振动特点分析:空调、干手机、电吹风、洗衣机、剃须刀、加湿器等
模块2:典型场景振动噪声问题解析与解决方案
场景1:空调管路振动噪声控制
1.理论部分
l 噪声来源:流体湍流(雷诺数>4000)、阀门/弯头处流固耦合振动、管道共振(固有频率与激励频率重合)。
l 关键参数:流速、管径、支撑刚度、阻尼系数。
2.传统解决方法
l 结构优化:增加管道壁厚、设置弹性支撑(橡胶减振器)、优化弯头曲率半径(降低冲击损失)。
l 流体优化:降低流速、安装消声器(扩张室/共振腔型)、避免流道突变。
3.仿真技术方法及解决方案
l CFD+CAE联合仿真:
1) ANSYS Fluent模拟流体湍流特性,提取脉动压力载荷。
2) ANSYS Mechanical计算管道结构振动响应,分析模态叠加效应。
l 优化案例:通过管路优化设计,降低振动噪声4dB。
场景2:压缩机振动噪声控制
1.理论部分
l 噪声来源:
1) 机械噪声:活塞往复运动冲击、轴承滚珠缺陷、电机电磁力波动。
2) 空气动力噪声:阀片开闭冲击、气缸内气体脉动。
l 关键参数:转速、压缩比、阀片质量、壳体刚度。
2.传统解决方法
l 机械降噪:
1) 优化阀片材料(钛合金替代不锈钢,降低冲击噪声)。
2) 增加壳体加强筋,提升刚度(一阶固有频率提高20Hz)。
l 空气动力降噪:安装消声排气阀、优化进排气管道长度(避免压力波反射)。
3.仿真技术手段及解决方案
l Ansys Workbench集成仿真方案:
1) Fluent:计算流体激励过程;
2) Mechanical:结构模态及谐响应分析,仿真评估分析压缩机壳体振动。
l 优化案例:通过优化某型号压缩机,实现某冰箱压缩机噪声降低4dB(A)。
场景3:无刷电机振动噪声控制
1.理论部分
l 噪声来源:
1) 电磁噪声:定子齿槽效应、磁致伸缩、PWM调制谐波。
2) 机械噪声:轴承滚动体损伤、转子动不平衡。
l 关键参数:极槽配合、气隙长度、PWM载波频率、轴承预紧力。
2.传统解决方法
l 电磁优化:采用斜极/斜槽设计(削弱齿槽转矩脉动)、优化PWM调制策略(随机载波频率)。
l 机械优化:选用低噪声轴承(陶瓷球轴承)、增加转子阻尼环(降低高频振动)。
3.仿真技术方法及解决方案
l 电磁-结构-声耦合仿真:
ANSYS Maxwell计算电磁力分布,导入Mechanical进行结构振动响应分析。
l 优化案例:通过优化极槽配合(12槽8极→12槽10极),某无人机电机电磁噪声降低5dB(A)。
模块3:振动噪声仿真技术实操
1.仿真软件操作
l ANSYS Workbench:
1) 管道-流体-结构耦合建模(Fluent+Mechanical)。
2) 电机电磁-振动-噪声联合仿真(Maxwell+Mechanical+LMS)。
2.仿真流程与技巧
l 边界条件设置(如流体入口湍流强度、电机负载转矩)。
l 网格划分策略(结构化网格用于薄壁件,非结构化网格用于复杂流道)。
l 后处理技巧(频谱分析、声压级云图、贡献量分析)。
模块4:振动噪声测试与验证
1.测试方法与设备
l 振动测试:三向加速度传感器(PCB 356A15)、激光测振仪(Polytec PSV-500)。
l 噪声测试:人工头麦克风(Brüel & Kjær 4100D)、半消声室(背景噪声<15dB(A))。
2.测试-仿真联合验证
l 对比测试数据与仿真结果(如频谱主频误差<5%)。
l 通过参数化扫描(如改变管道支撑刚度)验证仿真模型准确性。