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?培訓目標
1.?掌握振動噪聲基礎理論:理解噪聲分類、產生機理、傳播路徑及聲源識別方法。
2.?場景化問題解決能力:針對管道、壓縮機、無刷電機等典型場景,掌握傳統降噪方法與仿真優化技術。
3.?仿真工具應用能力:通過ANSYS/LMS/COMSOL等軟件實現振動噪聲預測、分析與優化。
培訓內容與模塊
模塊1:振動噪聲基礎理論
1.噪聲分類與發生原理
l?按來源分類:機械噪聲(結構振動輻射)、空氣動力噪聲(流體湍流/沖擊)、電磁噪聲(變壓器/電機)。
l?按頻譜特征分類:窄帶噪聲(齒輪嚙合)、寬帶噪聲(湍流)、隨機噪聲(環境干擾)。
2.噪聲傳播路徑與聲源識別
l?傳播路徑:結構傳播(振動通過機架輻射)、空氣傳播(直接聲波輻射)。
l?聲源識別方法:
① 近場掃描(加速度傳感器/聲強探頭定位)
② 頻譜分析(主頻/諧波成分分析)
③ 模態分析(共振頻率與結構振動關聯)
模塊2:典型場景振動噪聲問題解析與解決方案
場景1:工業管道振動噪聲控制
1.理論部分
l?噪聲來源:流體湍流(雷諾數>4000)、閥門/彎頭處流固耦合振動、管道共振(固有頻率與激勵頻率重合)。
l?關鍵參數:流速、管徑、支撐剛度、阻尼系數。
2.傳統解決方法
l?結構優化:增加管道壁厚、設置彈性支撐(橡膠減振器)、優化彎頭曲率半徑(降低沖擊損失)。
l?流體優化:降低流速、安裝消聲器(擴張室/共振腔型)、避免流道突變。
3.仿真手段解決方案
l?CFD+CAE聯合仿真:
① ANSYS Fluent模擬流體湍流特性,提取脈動壓力載荷。
② ANSYS Mechanical計算管道結構振動響應,分析模態疊加效應。
l?優化案例:通過調整支撐位置避開共振頻率,降低某化工廠管道振動幅值60%。
場景2:壓縮機振動噪聲控制
1.理論部分
l?噪聲來源:
① 機械噪聲:活塞往復運動沖擊、軸承滾珠缺陷、電機電磁力波動。
② 空氣動力噪聲:閥片開閉沖擊、氣缸內氣體脈動。
l?關鍵參數:轉速、壓縮比、閥片質量、殼體剛度。
2.傳統解決方法
l?機械降噪:
① 優化閥片材料(鈦合金替代不銹鋼,降低沖擊噪聲)。
② 增加殼體加強筋,提升剛度(一階固有頻率提高20Hz)。
l?空氣動力降噪:安裝消聲排氣閥、優化進排氣管道長度(避免壓力波反射)。
3.仿真手段解決方案
l?多物理場仿真:
① LMS Virtual.Lab建立壓縮機-管道系統耦合模型,分析氣體脈動與結構振動耦合效應。
② COMSOL計算電機電磁力分布,識別電磁噪聲主頻(如開關頻率及其倍頻)。
l?優化案例:通過調整閥片質量與殼體阻尼層厚度,某冰箱壓縮機噪聲降低4dB(A)。
場景3:無刷電機振動噪聲控制
1.理論部分
l?噪聲來源:
① 電磁噪聲:定子齒槽效應、磁致伸縮、PWM調制諧波。
② 機械噪聲:軸承滾動體損傷、轉子動不平衡。
l?關鍵參數:極槽配合、氣隙長度、PWM載波頻率、軸承預緊力。
2.傳統解決方法
l?電磁優化:采用斜極/斜槽設計(削弱齒槽轉矩脈動)、優化PWM調制策略(隨機載波頻率)。
l?機械優化:選用低噪聲軸承(陶瓷球軸承)、增加轉子阻尼環(降低高頻振動)。
3.仿真手段解決方案
l?電磁-結構-聲耦合仿真:
① ANSYS Maxwell計算電磁力分布,導入Mechanical進行結構振動響應分析。
② VA One預測電機表面聲輻射效率,定位電磁噪聲主輻射面(如定子端部)。
l?優化案例:通過優化極槽配合(12槽8極→12槽10極),某無人機電機電磁噪聲降低5dB(A)。
模塊3:振動噪聲仿真技術實操
1.仿真軟件操作
l?ANSYS Workbench:
① 管道-流體-結構耦合建模(Fluent+Mechanical)。
② 電機電磁-振動-噪聲聯合仿真(Maxwell+Mechanical+LMS)。
l?LMS Virtual.Lab:
① 壓縮機多體動力學與聲輻射預測。
② 人工頭雙耳錄音與HRTF(頭相關傳遞函數)分析。
2.仿真流程與技巧
l?邊界條件設置(如流體入口湍流強度、電機負載轉矩)。
l?網格劃分策略(結構化網格用于薄壁件,非結構化網格用于復雜流道)。
l?后處理技巧(頻譜分析、聲壓級云圖、貢獻量分析)。
模塊4:振動噪聲測試與驗證
1.測試方法與設備
l?振動測試:三向加速度傳感器(PCB 356A15)、激光測振儀(Polytec PSV-500)。
l?噪聲測試:人工頭麥克風(Brüel & Kj?r 4100D)、半消聲室(背景噪聲<15dB(A))。
2.測試-仿真聯合驗證
l?對比測試數據與仿真結果(如頻譜主頻誤差<5%)。
l?通過參數化掃描(如改變管道支撐剛度)驗證仿真模型準確性。