基于ANSYS的电动机风扇声场仿真分析
ANSYS 模态分析在电机声学中的应用
ANSYS模态分析在电机声学中的应用赵海霞[尼得科电机（青岛）有限公司，266300][ 摘要] 电机的动态特性研究是解决电机噪声和振动的重要手段，本文运用ANSYS软件分析了电机装配工艺对电机振动和噪声的影响，分别对正常装配和异常装配后的电机进行了模态计算，得到了频段1000Hz-3000Hz 的各阶振型，并比较两种结果的差异，从而找出了电机产生噪声的主要原因。
由于电机噪声的复杂性和不同声源的相互干扰，仅通过噪声测试的频谱是很难判断具体原因，有限元模态分析为解决电机振动和噪声提供了一种有效的理论方法。
[ 关键词]电机，噪声与振动，模态分析。
Application of ANSYS modal analysis in motor soundHaixia Zhao[Nidec motor (Qingdao) corporation,266300][ Abstract ] The research of motor dynamic characteristic is the important method to solve motor sound and vibration, the paper analyzed the effect of motor assembled process to motor sound andvibration, the modal analysis are established for both assembled process conditions (normaland abnormal) by ANSYS software, and the main cause of the motor noise are found byFEA simulated result. Because of the complexity and the interference of kinds of soundsource, it is difficult to judge the specific reasons only by sound and vibration test spectrum,the modal calculate and analysis provide the effective method to solve motor sound andvibration.[ Keyword ] motor, sound and Vibration, modal analysis1前言电机的故障会引起很多异常噪声，这些噪声将影响环境及人类生活的舒适性。
基于ANSYS仿真的新型风力发电机气动设计
基于ANSYS仿真的新型风力发电机气动设计近年来，随着环保意识的不断增强，风力发电逐渐成为可再生能源领域的热门话题之一。
而在风力发电系统中，风力发电机是不可或缺的组成部分之一。
而随着科学技术的不断进步，人们对于风力发电机的要求也越来越高。
于是，新型风力发电机的设计和研发逐渐成为了科技领域内的热点之一。
而在风力发电机的设计中，气动设计也是一个非常重要的环节。
因为气动设计的好坏直接关系到风力发电机的性能和效率。
在气动设计中，使用ANSYS仿真技术也成为了一种非常便捷有效的工具，可以在相对较短的时间内得到一个比较不错的设计方案。
接下来，将从ANSYS仿真的角度出发，对于新型风力发电机的气动设计进行分析和探讨。
首先，对于新型风力发电机的设计，需要进行一定的气动参数的分析。
这个过程主要是通过ANSYS仿真来完成的。
通过对于气动参数进行分析，可以初步了解风力发电机所需要的气动参数。
在进行分析时，需要注意的是，对于风力发电机的结构参数需要进行区分，从而得到在不同条件下的设计优化方案。
接下来，需要对于风力发电机的流场进行仿真分析。
在风力发电机的气动设计中，流场仿真的作用是非常重要的。
通过流场分析，可以直观的看到风力发电机在不同条件下的流场分布情况。
这一点非常重要，因为通过流场分析，可以明确的了解环境对于风力发电机的影响，从而在设计的过程中作出相应的优化和改进，使得风力发电机的性能和效率得到最大化的提升。
同时，在流场仿真的过程中，也需要考虑风力发电机与周围空气的流动的影响。
因为在现实生活中，风力发电机往往会受到各种复杂的环境因素的影响，如风速、地形、气流的不稳定性等等，因此在流场仿真的过程中，需要考虑这些影响因素，从而得出更为准确的仿真结果。
最后，还需要通过ANSYS仿真来对于风力发电机的性能和效率进行评估。
这一点也非常重要，因为对于风力发电机的开发过程中，性能和效率是一个非常关键的问题。
在风力发电机的设计中，设计者们不仅仅要考虑到风力发电机的制作成本，同时还要考虑到风力发电机的使用成本，即运行维护费用。
基于ANSYS Workbench平台的电机电磁噪声仿真分析
基于ANSYS Workbench平台的电机电磁噪声仿真分析电动机与发电机等电力设备的噪声起因很多，有电磁振动噪声、机械噪声及流致噪声等等，本文通过ANSYS公司的官方案例为操作背景，详细介绍如何将作用在定子上的瞬态电磁力作为结构谐响应分析的载荷计算振动噪声。
1.电磁模型建立与分析如图1所示为一个电机模型，电机的额定输出功率为550W，额定电压为220V，极对数为4，定子齿数为24个，转子的转速为1500rpm，求电磁振动产生的噪声大小。
本算例使用的模块如下：RMxprt模块：建立电机类型；Maxwell模块：2D瞬态电磁场计算；Structural模块：3D谐响应分析计算；Acoustics ACT模块：噪声计算注：Acoustics ACT模块需要单独安装，请用户到官方网站上自行下载。
图1电机模型电机的电路模型如图2所示。
图2电机电路模型1）启动Workbench。
在Windows XP下单击“开始”→“所有程序”→ANSYS15→Workbench 15命令，即可进入Workbench主界面。
2）保存工程文档。
进入Workbench后，单击工具栏中的按钮，将文件保存为“zhendongzaosheng.wbpj”，单击Getting Started窗口右上角的（关闭）按钮将其关闭。
3）双击Toolbox→Analysis System→RMxprt模块建立项目A，如图3所示。
4）双击项目A中的A1栏进如RMxprt电机设置平台，如图4所示。
图3RMxprt模块图4RMxprt平台5）依次选择菜单RMxprt→Machine Type，在弹出的电机类型选择对话框中单击Generic Rotating Machine选项，单击OK按钮，如图5所示。
6）单击Project Manager→RMxprt→Machine选项，在下面出现属性设置对话框中作如下设置：在Source Type栏中选择AC选项；在Structure栏中选择Inner Rotor选项；在Stator Type栏中选择SLOT_AC选项；在Rotor Type栏中选择PM_INTERIOR选项，如图6所示。
基于ANSYS Workbench的风扇流量仿真
2020.15科学技术创新 进口区进口区冷却风扇整流栅出口区为了研究某新能源装载机冷却系统的换热性能，需要获得正确的冷却系统散热模块中的冷却风扇性能。
目前多用前处理软件Gambit 对模型进行网格划分与边界设置，随后保存数据导入Fluent 软件进行仿真计算和后处理。
经过Gambit 处理后保存的数据在导入Fluent 中容易出现数据丢失等问题，且出现网格质量等错误时不易更改，操作十分不便。
为了解决上述的问题，本文采用功能强大的Ansys workbench15.0工作台，将虚拟风道模型的网格划分、CFD 模拟、后处理集中，避免因软件的相互转换所带来的问题。
1风扇模型建立及网格划分1.1以新能源装载机配置的冷却风扇为对象，对其进行三维建模，并将其置于虚拟风道中进行数值模拟。
风扇三维模型如图1，部分参数见表1。
表1风扇参数表图1风扇模型根据文献[1]对风洞的要求，选取D 型风道，建立虚拟风道三维模型，结构如图2所示。
虚拟风道分为进口区、出口区、冷却风扇区、旋转域区、整流栅区。
其风道截面为风扇当量直径，进口区风道长度为4倍的风扇当量直径，出口区风道长度为6倍的风扇当量直径，按照标准需在距离出口区风道2至4倍风扇当量直径处布置整流栅[2-4]。
图2虚拟风道模型1.2在CFD 模拟中，划分后的网格质量直接决定着计算结果的精度和收敛速度。
对于冷却风扇而言，应采用适合曲率变化大的非结构性网格。
冷却风扇区及旋转域采用四面体网格，网格划分方法设置为Tetrahedrons ，生成网格形式为Path Independent ，如图3。
进口区、出口区及整流栅采用正六面体网格，网格划分方法设置为Hex Dominant Method ，生成网格形式为Use Global Setting ，自由面网格类型为All Quad 。
对冷却风扇扇叶附近区域及旋转域进行网格加密，如图4。
图3风扇区网格图4虚拟风道网格2求解设置与仿真结果2.1在workbench 的fluent 中设置为压力为基础的稳态求解器；空气视为不可压缩介质；压力进口、压力出口；湍流模型选择k-ε标准模型，湍流强度为默认值5%，水力直径为风扇当量直径；对冷却风扇及旋转域采用多重参考系法（MRF ），冷却风扇相对于旋转域静止，即设置旋转域转速与风扇转速一致，为2100rpm ；各区域均设置为流体区域，流动介质为空气；耦合方程采用SIMPLE 算法；为了更快收敛，湍流耗散率、动量及压力等参数均采用二阶迎风式离散；设置监测面，监测项为风量，监测项残差数值小于1.0×10-6可定为收敛。
基于ANSYS的风扇设计与优化
基于ANSYS的风扇设计与优化一、引言风扇是一种常见的动力工具，广泛应用于家用电器、车辆、建筑等领域。
良好的风扇设计和优化可以提高工作效率和节能性能，为各行各业带来巨大的经济和环境收益。
本文将介绍基于ANSYS的风扇设计与优化的方法和实践，力图提供一个全面的指导。
二、风扇设计的基本原理1.风扇的工作理论风扇是通过旋转叶片产生气流，利用气流的动能对周围空气进行运动的装置。
其工作原理是将旋转动能转化为风速和压力。
风扇的关键参数包括风量、风速和静压。
2.风扇的主要构件风扇由电机、叶轮和外壳组成。
电机提供动力，叶轮是产生气流的关键部分，外壳起到引导气流的作用。
三、基于ANSYS的风扇设计与优化实践1.建立风扇模型首先，在ANSYS软件中，我们需要建立一个风扇的三维模型。
可以使用CAD 模型导入、参数化建模等方法。
接下来，通过划分网格，提高模型的精度和计算效率。
2.流体动力学模拟在建立了风扇模型后，通过ANSYS的流体动力学（CFD）模块进行模拟分析。
CFD模块可以模拟风扇在不同工况下的气流特性，如风速、风量和静压等。
通过调整叶片的形状和数量，可以改变风扇的气流性能。
3.模拟结果分析根据CFD模拟的结果，可以对风扇的气流性能进行评估和分析。
比如，可以通过观察叶轮上的压力分布、流线图和速度云图等来判断风扇的工作效果。
同时，也可以对比不同设计方案的性能差异，选择最佳的风扇设计方案。
4.优化设计根据模拟结果的分析，我们可以进一步优化风扇的设计。
比如，可以通过调整叶片的形状和数量来改变风扇的工作效率和噪声水平。
还可以通过优化叶轮和外壳之间的匹配关系，减少内部的漏风和压力损失。
5.验证与改进进行优化设计后，需要对改进后的风扇进行验证。
可以通过建立物理原型并进行实验测试来验证CFD模拟的准确性。
如果实验结果与模拟结果一致，说明优化设计是可行的。
如果存在差异，则需要对模型进行进一步改进和优化。
四、风扇设计与优化的挑战与展望1.挑战风扇设计与优化面临着诸多挑战。
基于有限元的压电风扇建模与仿真分析
在不同阶数振动下，压电风扇的振动频率随着振动薄片长度的变化而变化[20]，压电风扇的振动频率如图5所示。
由图5可以看出，随着振动薄片长度的增加，压电风扇的振动频率逐渐减小;而且相同长度的振动薄片，在前3阶模态时，随着阶数的增加，压电风扇的振动频率随之增大。
基于有限元的压电风扇建模与仿真分析
作者：郭修宇王海峰李海宁王世龙王乐生李蒙
来源：《青岛大学学报（工程技术版）》2019年第04期
摘要：為深入研究压电风扇的物理特征，本文采用ANSYS Workbench，建立压电风扇的简化模型，并对压电风扇的多种参数变化进行模拟仿真，实现对压电风扇机械特性的模态分析。仿真结果表明，保持压电风扇其它参数不变，振动薄片在一阶模态下振动，其最大的振幅随着振动薄片长度的增加而减小，压电风扇的最大振幅均出现在振动薄片的自由端，而且振动薄片的振动行为会随着振动阶数的增加而增加;随着振动薄片长度的增加，压电风扇的振动频率在不同阶数的振动下均减小;相同长度的振动薄片，在前三阶模态时，压电风扇的振动频率随着阶数的增加而增大。该研究揭示了压电风扇激励振动薄片的振动规律。
2压电风扇机械特性分析
模态分析的目的是分析结构在无外力作用下的振动行为，包括自然振动频率和该频率下的振动形状，通过模态分析可以了解元件在什么频率下产生共振[17]。本文以矩形压电风扇为例，在不改变原有压电风扇其它结构参数的条件下，通过改变振动薄片的长度，研究并确定其受压电致动器驱动后的振动行为。锆钛酸铅（piezoelectric ceramic transducer，PZT）压电片的尺寸参数为20 mm×15 mm×0.6 mm，振动薄片的厚度为0.5 mm，设置振动薄片的长度L分别为60，70，80，90，100 mm，研究和分析PZT压电片驱动振动薄片的振动行为[18-19]。当振动薄片L=80 mm时，采用结构化网格对模型进行网格划分，网格尺寸为1 mm，压电风扇网格划分如图3所示，其它长度尺寸振动薄片的网格划分与图3类似。
ANSYS期末报告(风扇分析)
291.25(hz)
292.6(hz)
293.29(hz)
318.19(hz)
3600
500.61(hz)
613.33(hz)
648.47(hz)
726.93(hz)
736.97(hz)
5400
825.77(hz)
998.76(hz)
1001(hz)
1043.9(hz)
1066.4(hz)
分析
6000 5000 4000 rpm 3000 2000 1000 0 0 200 400 600 frequency 800 1000 1200
主題二
當風扇在(1800 3600 5400)rpm時，Static Structural、Shape Optimization、 Fatigue Tool 分析。
零件:fan、base of fan Simulation Model:1個
(內含Static Structural、 Shape Optimization 檔案)
零件(3,4,5)
零件3
fan
風扇(可轉動) (5片扇業)
零件4
net
前網(可轉動) (30條網)馬達
Material
材料:都用Polyethylene Tensile Yield:25MPa Tensile Ultimate Strength:33MPa
主題ㄧ
當風扇在(1800 3600 5400)rpm時，Static Structural、Modal、Random Vibration分析。
疲勞分析的結果， 發現與減材的分析相呼應， 生命週期較長的地方， 較適合做減材。
主題三
當風扇在安裝到基座上的Static Structural 分析。
ANSYS Maxwell-电机振动噪声多场耦合分析和自动化分析流程
-25.00
-30.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 Time [ms] 25.00 30.00 35.00 40.00
Radial Force on Tooth Tips
50.00
02_DC-6step_IPM
ANSOFT
-0.00
-50.00
Force (Newtons)
注意: ACT Extension 只需要激活一次。
17
© 2014 ANSYS, Inc.
April 14, 2014
Maxwell 的简单设置
Select Objects
Default Options Advanced Fourier Transform Options
18
© 2014 ANSYS, Inc.
Agenda
电机噪声综述
电机振动噪声分析流程
新的无缝集成的噪声自动化分析流程
总结
2
© 2014 ANSYS, Inc.
April 14, 2014
电机噪声介绍
Noise Sources
Magnetic
Radial
Self Auxiliaries Load Induced
Mechanical
Aerodynamic
-100.00
-150.00
Curve Info ExprCache(ToothTipRadial_Full1) ExprCache(ToothTipRadial_2) ExprCache(ToothTipRadial_3) ExprCache(ToothTipRadial_4) ExprCache(ToothTipRadial_5) ExprCache(ToothTipRadial_6)
基于ANSYS平台的电机NVH仿真分析流程
基于ANSYS平台的电机NVH仿真分析流程1前言电机NVH是指电机在运行过程中对外表现出的噪声、振动与声振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness），其主要包括三个来源，即电磁噪声、机械噪声和空气动力噪声，在这三类噪声中，电磁噪声的频率相对来说处于高频段，尤其是与驱动器开关频率相关的电磁噪声的频率刚好处于人耳最敏感的噪声频率区间，其幅值基本上决定了电机NVH的整体指标，同时相较于其他两类噪声，电磁噪声更容易通过电机电磁和机械结构的优化设计进行有效的抑制，因此电机电磁振动噪声是我们重点关注的对象。
由于电机NVH问题的相关理论复杂，同时涉及电磁/结构/声学多学科，是典型的多物理场耦合问题，其仿真分析具有一定难度。
在ANSYS2019中，利用Maxwell2D/3D快速仿真电机在多转速下定、转子表面的频域电磁力并无缝链接到Workbench平台HarmonicResponse模块进行多转速谐响应分析，得到电机的ERP Level Waterfall图，用于分析电机在各转速下的谐振情况；同时多转速谐响应分析结果也可传递到Harmonic Acoustics模块进行Sound Power Level Waterfall的分析，用于进一步对电机噪声水平进行评估。
另外，借助于多目标优化模块可对包括电机NVH在内的各项性能指标进行参数化寻优，快速实现产品迭代创新。
本文以典型的8极48槽内置式永磁电机为例，详细介绍在ANSYS平台下电机NVH 仿真分析的流程，希望对各位工程师有所帮助。
2Maxwell电机参数化模型的建立本文虚构了一台典型的IPM电机方案，采用8极48槽，V字型磁钢，单层整距绕组，转子轴向分4段V型斜极，其他参数见表1。
表1电机参数极数8转子外径148.6mm槽数48转子内径80mm磁极类型V转子分段数4定子外径230mm绕组形式单层定子内径150mm跨距6铁心叠长100mm线圈匝数8Maxwell软件具有多种参数化建模方法，我们推荐采用软件内置UDP(User Defined Primitives)或自定义UDP的方式来建模，Maxwell内置了大量UDP模型，涵盖了各种常规电机的定、转子、绕组、机壳的模型，调用方法为Draw>User Defined Primitive>RMxprt，UDP模型中的所有几何尺寸皆可用变量进行定义以实现参数化。
基于ANSYS的电气设备仿真分析研究
基于ANSYS的电气设备仿真分析研究电气设备仿真分析是目前一个比较热门的研究领域，也是一个十分重要的研究方向。
电气设备仿真分析是利用计算机对电气设备的工作原理和性能进行模拟和仿真的一种技术。
在实际的工程应用中，电气设备仿真分析可以为电气工程设计提供很好的帮助，在产品开发、设计方案确定、产品性能评估等方面均具有很大的优势。
目前，针对电气设备仿真分析，市场上出现了很多种仿真软件，如ANSYS、PSCAD、SIMULINK、E-TAP等。
其中，ANSYS是领先的多物理场有限元分析软件，可以对多种复杂的电气问题进行分析和求解。
首先，我们来了解一下ANSYS的基本原理和模型。
ANSYS是一种有限元分析软件，它的基本原理是利用数学方法求解复杂的工程问题。
ANSYS使用有限元法（FEM）来分析设计。
它将需要分析的物理系统划分成成千上万个小的元素，并通过对这些元素进行数学建模和运算来计算整个系统的行为。
ANSYS通过在不同类型的元素上施加不同的约束和激励来模拟实际环境中的载荷和力。
接下来，我们再看看ANSYS在电气设备仿真分析中的应用。
电气设备仿真分析是ANSYS的重要应用领域之一。
ANSYS可以对电力系统和电力设备进行建模和仿真，包括变压器、电机、电缆、开关、继电器、柜体等。
在ANSYS中，可以使用多种工具进行电气仿真，如磁场仿真、电场仿真、热仿真等。
这些仿真可以帮助工程师更快速准确地设计、分析和验证电力系统的各种元件。
以电机仿真为例，ANSYS可以对电机进行磁场仿真和电场仿真。
其中，磁场仿真可以用于分析电机中的线圈、磁铁和铁芯之间产生的交变磁场和涡流损耗等问题。
而电场仿真可以用于分析电机中导体的电流分布、电势分布和电场强度等问题。
另外，在电气设备的设计和研发过程中，ANSYS还可以进行多种多物理场的耦合仿真。
例如，在电气设备的设计和研发过程中，需要对设备进行机械和电热方面的仿真分析。
ANSYS的耦合仿真功能可以将机械、电磁和热力学仿真成果结合起来，同时考虑多个物理因素的相互作用，从而更加准确地预测设备在实际工作环境下的性能。
基于有限元的压电风扇建模与仿真分析
优尺寸,并 研 究 了 振 动 薄 片 振 幅 和 风 速 之 间 的 关 系;M．
Kimbe
r 等 人 ４ ５ 通 过 实 验,采 用 不 同 的 材 料 制 成 振 动 薄
[ ]
片,并对比两种不同材料制成的振动薄片以不同的振幅振动产生 流 场 的 压 强 和 流 量;
T．
Ac
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n等人 ６ ７ 验证了
８７５ ö÷
８７５ ö÷
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(
３)
６９４ ö÷
６９４ ö÷
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Y２(
x)＝coshç
通信作者:王海峰(
１９７９ ),男,博士,副教授,主要研究方向为机电一体化系统设计及计算流体力学分析.Ema
i
l:ma
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y＠１２６．
第４期
郭修宇,等:基于有限元的压电风扇建模与仿真分析
４５
函数.由已有的实验数据可知,当对压电材料输入正弦电压时,压电风扇自由端的运动轨迹也是正弦曲线 [１５],因
多种变量对压电风扇散热性能的影响.上述成果说明了压电风扇周围流场的复杂特性,为 了 进 行 更 加 深 入 的 研
ANSYSWorkbench中风扇噪音仿真实例
ANSYSWorkbench中风扇噪音仿真实例
前言：现在软件公司除了在帮助文件中有几个入门级的的事例外，其他培训的有实用的事例少之又少，且不公开，除非你购买了他们的软件，但是作为职场人士，首要的是需要有专业的实用的实例上手，从而结合自身专业知识来开发设计。
以下POST一个风扇噪音仿真实例希望对您有帮助。
一、建立FLUENT仿真范式
二、导入FAN几何模型
可以导入stp. igs. x.t 等格式的几何模型，软件的兼容性很好
三、包络、布尔运算、域名定义
四、网格划分
五、流体仿真设置
六、流体仿真初始化：
选择复合条件初始化，然后计算
七、噪音仿真的声学设置
八、声学计算及噪音结果显示
ENJOY。
ANSYS与ansoft电机仿真步骤
ANSOFT建模1、在ANSOFT软件中建立电机模型第一步、在ANSOFT绘制电机模型第二步、选择“Modeler”菜单下的“Export”项会出现下面的窗口选择保存为“step”格式的文件。
这时可以退出ANSOFT软件。
ANSYS仿真一、稳态温度仿真第一步创建稳态温度仿真模型第二步、添加材料及属性，属性主要为“导热系数”选择“Engineering data”→”Edit”开始添加材料第三步、添加完材料后，导入在ANSOFT下创建的电机模型，选择“Geometry”按下面选项选择选择ANSOFT下保存的“step”格式的电机模型第四步、导入模型后，给模型添加材料。
选择“Model”→”Edit”进入下面的窗口，按下面的步骤给电机的各个部分选择对应的材料。
第五步、添加完材料后，返回主窗口，更新修改后的工程文件如果没有问题，会变为第六步、添加热载荷首先添加自由度，在温度场分析中选择为温度，按下面窗口选择。
接下来，编辑温度，并选择应用区域，这儿定义整个模型的初始温度相同。
下面添加热载荷，按下面的窗口选择，这里选择“热生成率”。
编辑添加的热生成率数值，并选择应用区域，这儿选择所有的绕组。
添加完载荷后，更新一下工程文件，通过后，可以选择“Solve”进行求解。
如果求解成功后，左边的窗口会变成右边的窗口。
第七步、查看仿真结果。
按下面的窗口选择观察变量。
二、瞬态温度仿真第一步、建立瞬态温度分析模型第二步、添加材料及属性，方法与稳态时相同。
但材料的属性不同，这里需要添加材料的“密度”、“导热系数“、“比热容”。
“Toolbar”窗口如下。
按照各个选项添加数据。
除了添加载荷不同，接下来的步骤与稳态时相同。
设置仿真步数为多步。
按下窗口设置载荷数据，设置为“阶梯数据”。
11/ 11。
基于ANSYS Workbench的风扇流场数值仿真
基于ANSYS Workbench的风扇流场数值仿真陈慧敏;赵广银;束长东;胡山凤【期刊名称】《排灌机械工程学报》【年(卷),期】2015(033)010【摘要】针对通用型风扇Z-490的特点,利用ANSYS Workbench 13.0软件建立风扇RNG k-ε模型,将风扇流场建模、流场计算和结果后处理集成在同一平台中进行.计算了风扇的静压、功率、效率和流量,分析了静压、功率、效率与流量的关系,并与风筒试验结果进行对比,验证所建立仿真模型用于风扇流场仿真的可行性.通过对风扇叶尖附近流场的研究,分析了叶尖附近产生回流及风扇效率低下的原因.通过比较无旋转环和有旋转环风扇的静压和效率,研究不同因素对风扇性能的影响.结果表明:安装旋转环可以增大风扇静压,提高风扇效率.旋转环宽度为40 mm时能获得更好的风扇性能.研究结果为风扇的设计与制造提供了一定的理论依据.【总页数】5页(P882-886)【作者】陈慧敏;赵广银;束长东;胡山凤【作者单位】东华大学机械工程学院上海201620;东华大学机械工程学院上海201620;上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心上海200438;东华大学机械工程学院上海201620【正文语种】中文【中图分类】TK414.2【相关文献】1.基于Ansys Workbench与Fluent的高压水射流流场分析 [J], 张立祥;许夏;魏文鹏2.基于ANSYS Workbench航空发动机风扇转子的模态分析 [J], 王伟;张昀硕3.基于ANSYS Workbench的风扇流量仿真 [J], 朱佳欢; 张广文; 刘佳鑫4.基于ANSYS Workbench的风扇流量仿真 [J], 朱佳欢;张广文;刘佳鑫5.基于ANSYS Workbench的路由器风扇组包装的包装动力学应用研究 [J], 秦璐;丁毅;苏杰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ANSYSWorkbench的声场分析方法介绍
基于ANSYS Workbench 的声场分析方法介绍ANSYS 18.2版本以前要在Workbench 界面中进行声场分析，需额外下载声学ACT 插件，并手动集成于Workbench 中才能进行声学分析。
R18.2版本对此作了较大改进，声学分析模块已成为ANSYS ANSYS WorkbenchWorkbench 界面中的正式模块。
本文在ANSYS ANSYS Workbench19.0Workbench19.0环境中以简易扬声器为例，介绍声场分析的一般步骤，供大家学习和参考。
1. ANSYS Workbench声学分析模块创建将扬声器及挡板几何模型文件拖入至Workbench 空白区域中，出现项目A ，然后从左侧Toolbox 中拖动声学分析模块“Harmonic Harmonic Acoustics Acoustics ”至项目A 的“Geometry ”上松开鼠标，此时出现项目B ，项目B 与项目A 之间存在几何数据传递关系，如图1所示。
图1 声学分析模块创建2.建立完整声场分析模型导入进Workbench 中的扬声器及挡板几何模型如图2所示。
在进行声学分析前，我们还需建立声学介质传播区域和无限边界区域，图3即为完整的声场分析模型。
值得注意的是，外部的边界区域选用完美匹配层（PML ）方法，此方法得到的网格单元吸收声辐射能，而不进行反射，用以表征无限的声场边界。
建立声学介质传播区域和无限边界区域方法：首先进入Design Modeler ，然后使用Tools 中的Enclosure 功能，定义Cushion 值，并选择“Merge Parts ”，分别建立介质传播区域和无限边界区域。
声场分析模型建立后，双击进入“Engineering Data ”，新建空气介质，输入密度和声传播速度两项参数。
图2 扬声器及挡板模型完整声场分析模型扬声器及挡板模型 图3 完整声场分析模型3. 声场分析关键设置3.1 声传播区域设置然后在“Geometry”“Harmonic Acoustics”>“Acoustics Region”，选中介质传播区域，选中介质传播区域，然后在一栏中，点击“Apply”，设置完成后如图4所示。
基于MATLAB与ANSYS的电风扇摇头机构优化设计
基于MATLAB与ANSYS的电风扇摇头机构优化设计发布时间：2022-10-14T07:11:13.842Z 来源：《科学与技术》2022年第6月11期作者：王红兵张驰卫涵典李文龙[导读] 针对电风扇在摇头过程中，同步电机输出扭矩的轴受到变力作用下轴套磨损导致的末级齿轮与次末级齿轮间隙增大，易产生齿轮噪音的问题王红兵张驰卫涵典李文龙珠海格力电器股份有限公司广东珠海 519070摘要：针对电风扇在摇头过程中，同步电机输出扭矩的轴受到变力作用下轴套磨损导致的末级齿轮与次末级齿轮间隙增大，易产生齿轮噪音的问题，本文提出一种新的电风扇摇头机构方案。
通过MATLAB编程仿真计算出摇头角度与双摇杆机构的尺寸组合，对这些尺寸组合进行有限元仿真分析得出最优的尺寸组合曲柄12mm，调节盒20mm，支架73.1mm，连杆74mm，摇头角度74.9°，偏角3°。
实验验证，该方案降低同步电机受力误差为4.4%，满足降低同步电机噪声和延长电机寿命的要求。
关键词：电风扇，双摇杆机构，降噪Optimized design of electric fan shake -heading mechanism based on MATLAB and ANSYS Wang Hongbing，Zhang Chi，Wei Handian，Li Wenlong ( Gree Electric Appliances, Inc. of Zhuhai Guangdong Zhuhai 519070) Abstract: In the process of oscillation of electric fan , the axle sleeve from the output torque axis of the synchronous motor is attrited under variable force,resulited in the gap between the last gear and the second to last gear is bigger, which is prone to gear noise. This paper proposes a new type of oscillation mechanism solution for electric fan. Through MATLAB programming simulation, calculatie the size combination between oscillation angle and double roker mechanism. The finite element simulation analysis of these size combinations shows that the optimal size combination crank is 12mm, the adjustment box is 20mm, the bracket is 73.1mm, the connecting rod is 74mm, the rocker angle is 74.9°, and the deflection angle is 3°..These verify that the soulution reduces the stress error of the synchronous motor by 4.4%, which meets the requirements of reducing the noise of the synchronous motor and extending the life of the motor. Keywords: Electric fan, Double joystick mechanism, Moise reduction1引言目前市场上，绝大部分落地扇、台地扇、台扇、壁扇的摇头机构都采用双摇杆机构，该机构在电风扇摇头运动过程中，同步电机输出扭矩的轴受到交变力的作用，交变力周期变化作用下同步电机的轴套会产生磨损，当磨损加重时电机的末级齿轮与次末级齿轮的间隙会增大，导致齿轮失效，产生噪音，寿命缩短。
基于ANSYS和SYSNOISE的电机噪声仿真分析方法
ｔ ｃ ｕ ｔｃ ｐ ｅ ｓ ｒ ｒ ｑ ｅ ｙ ｒ ｓ ｎｓ ｕ ｃｉ ｎ． Ｗ ｉ ｈ ｏ ｐ ｒｓｏ ｆ ｓｍ ｕ ａｉｎ ａ ｄ ｅ ｐ ｒｍ ｅ ｔｌ ｈｅ ａ ｏ ｓｉ ｒ ｓｕ ｅ ｆｅ ｕ ｎｃ ｅ ｐｏ ｅ ｆ ｎ ｔ ｏ ｔ ｔｅ ｃ ｍ ａ ｉｉ ｎ ｏ ｉ ｌｔｏ ｎ ｘ ｅ ｈ ｉ ｎ ａ
Ｓ Ｓ与 Ｓ Ｓ Ｏ Ｓ Ｙ Ｙ Ｎ ＩＥ间结构 网格 和 边界 条件 预 处理 与 导入 的 具体 办法 ， 决 了两 个软 件 的兼 容 问题 。 解
该 方法利用 两个软件 的优 势加快 了计 算速度 ， 仿真 结果 亦直观 ， 方便 与 实验 结果相 比较 。
关键 口 噪
崔 淑梅 ， 于 天 达 ， 宋 立伟
（ 哈尔 滨 工 业 大 学 电气 工 程 及 自动化 学 院 ， 龙 江 哈 尔 滨 １ ０ ０ ） 黑 ５ ０ １
摘
要： 针对 电机噪 声分析 时有 限元软 件 Ａ Ｓ Ｓ不 能直接得 到 声响特 性与 实验数 据 比对的 问题 ， ＮＹ 研
究与振 动 声学分析软件 Ｓ Ｓ Ｏ Ｓ Ｙ Ｎ ＩＥ进 行联 合仿 真 的方 法。 以一 台永磁 直流 电机 为例 ， 立基 于 Ａ — 建 Ｎ
Ａｂｓｒ ｃ Ｄｕ ｏ ｂ ａ ｋ ｏ ｅ ａ ｏ ｔ ａ ｉｔｏ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｎ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ａ ａｃ ｍｐ ｒｓｏ ｎ ｔ ｅ ｔ ａ ｔ： ｅ ｔ ｅｌ ｃ ｆｔ ｃ ｕｓｉ ｒ ｄ ａｉｎ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓａ ｄ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌｄ ｔ ｏ ａ ｉｉ ｎ ｉ ｈ ｈ ｃ
ｎ ｉ ｎｌｓ ｆ ｏｏ ｂ Ｎ Ｙ 。 ｎｔ ｅ ｍ ｎ ｍ ｔｏ （ Ｅ ｏｓ ａ ａ ｉ ｏ ｔ ｙ Ｓ Ｓａ ｉ ｌ ｅ ｔ ｅ ｄ Ｆ Ｍ）ｓｆ ａｅ ｔｅ ａｅ ｒｓｎ ｄａｃ—ｉ — ｅ ｙｓ ｍ ｒ Ａ ｉ ｆ ｅ ｅ ｈ ｏｔ ｒ， ｈ ｐ ｒ ｅｅ ｔ ｏｓ ｗ ｐ ｐ ｅ ｍ
基于ANSYS平台的电机NVH仿真分析流程
基于ANSYS平台的电机NVH仿真分析流程电机噪声、振动和刺激（NVH）仿真分析是电机设计过程中的重要步骤之一，可以帮助工程师评估电机设计的噪声和振动水平，及其可能的影响。
以下是基于ANSYS平台的电机NVH仿真分析流程的详细步骤：1.几何建模：首先，需要根据电机的实际设计制作三维CAD模型。
该模型应包括电机的各个组成部分，如定子、转子、轴等。
可以使用ANSYS的CAD工具，如ANSYS DesignModeler来创建几何模型。
2.材料属性定义：在模型中给各个零件定义材料属性，包括密度、弹性模量、泊松比等。
这些参数可以通过实验测量或材料厂商提供的数据来确定。
3.网格划分：使用网格生成工具，例如ANSYS的Meshing工具，对几何模型进行网格划分。
在划分时需要根据模型的几何形状和要研究的问题选择适当的网格类型和大小。
4.边界条件和加载定义：在模型中设置几何边界条件和加载条件。
边界条件包括零件之间的约束，例如固定一些部分、连接面的接触等。
加载条件包括施加在电机上的力、电磁力、电磁扭矩等。
5.动力学模拟：使用ANSYS的多物理场仿真模块，如ANSYS Mechanical和ANSYS Fluent，对电机的动力学行为进行模拟。
这包括电机的电磁场、机械运动和流体流动等方面的仿真。
可以使用瞬态或稳态分析方法进行仿真。
6.声学特性模拟：使用ANSYS的声学模拟模块，如ANSYS Acoustics，对电机的噪声特性进行分析。
可以根据电机的振动情况计算噪声，并预测电机在不同负载、速度等工况下的噪声水平。
7.振动特性模拟：使用ANSYS的振动分析模块，如ANSYS Mechanical和ANSYS Workbench中的模态分析、频响分析和转子动力学分析等工具，对电机的振动特性进行分析。
可以评估电机在不同工况下的固有频率、动态特性和振动水平。
8.结果分析和优化：分析仿真结果，包括振动、噪声和应力等方面的结果。
基于ANSYS Workbench的声场分析方法介绍
基于ANSYS Workbench的声场分析方法介绍ANSYS 18.2版本以前要在Workbench界面中进行声场分析，需额外下载声学ACT插件，并手动集成于Workbench中才能进行声学分析。
R18.2版本对此作了较大改进，声学分析模块已成为ANSYS Workbench界面中的正式模块。
本文在ANSYS Workbench19.0环境中以简易扬声器为例，介绍声场分析的一般步骤，供大家学习和参考。
1. ANSYS Workbench声学分析模块创建将扬声器及挡板几何模型文件拖入至Workbench空白区域中，出现项目A，然后从左侧Toolbox中拖动声学分析模块“Harmonic Acoustics”至项目A的“Geometry”上松开鼠标，此时出现项目B，项目B与项目A之间存在几何数据传递关系，如图1所示。
图1 声学分析模块创建2.建立完整声场分析模型导入进Workbench中的扬声器及挡板几何模型如图2所示。
在进行声学分析前，我们还需建立声学介质传播区域和无限边界区域，图3即为完整的声场分析模型。
值得注意的是，外部的边界区域选用完美匹配层（PML）方法，此方法得到的网格单元吸收声辐射能，而不进行反射，用以表征无限的声场边界。
建立声学介质传播区域和无限边界区域方法：首先进入Design Modeler，然后使用Tools 中的Enclosure功能，定义Cushion值，并选择“Merge Parts”，分别建立介质传播区域和无限边界区域。
声场分析模型建立后，双击进入“Engineering Data”，新建空气介质，输入密度和声传播速度两项参数。
图2 扬声器及挡板模型图3 完整声场分析模型3. 声场分析关键设置3.1 声传播区域设置“Harmonic Acoustics”>“Acoustics Region”，选中介质传播区域，然后在“Geometry”一栏中，点击“Apply”，设置完成后如图4所示。
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大 ，采 用 非 结 构 网 格 划 分 ，其 余 部 分 采 用 结 构 化 网 格 非 稳 态
7.5
划 分 ，确 保 歪 斜 度 skweness最 好 控 制 在 0.9 以 下 ，纵 横 运 动 ，
比aspect ratio 控 制 在 5:1 以内 ，增 长 率 growth rate控 制 流 场 中
根据流体力学中湍流模
图2 穿孔优化后的 电动机风扇模型
型的求解方法，给出其控制方程[1]如下：
质量守恒方程为
鄣籽 + 鄣 蓸 籽ui 蔀 =0； （1）
鄣t 鄣xi
动量守恒方程为
蓘 蓸 蔀 蓡 鄣(籽ui) + 鄣 蓸 籽uiuj 蔀 =- 鄣籽 + 鄣
鄣t 鄣xj
鄣xi 鄣xj
滋
鄣ui 鄣xj
+
鄣uj 鄣xj
化后的风扇有良好的降低空气噪声的效果，同时验证了优化手段的合理性。
关键词：ANSYS；风扇；噪声频谱；空气噪声
中图分类号: TB 535
文献标志码:粤
文章编号：员园园圆原圆猿猿猿（圆园员9）09原园116原园3
Simulation and Analysis on Acoustic Field of Motor Fan Based on ANSYS
ZHANG Xinliang, LIN Weitian, HU Gang
(School of Electrical Engineering, Shanghai Dianji University, Shanghai 201306, China)
Abstract: Motor radial centrifugal fans have higher stability than axial fans due to their bidirectional rotation. The ANSYS
机械工程师
MECHANICAL ENGINEER
基于ANSYS的电动机风扇声场仿真分析
张新亮， 林蔚天， 胡刚 (上海电机学院 电气学院，上海 201306)
摘 要：电动机径向离心式风扇可双向旋转，比轴流式风扇具有更高的稳定性。利用ANSYS软件对一款封闭式电动机的风
扇进行网格划分及有限元分析，根据仿真得到的噪声频谱，对比分析优化前后风扇在不同转速下的空气噪声。结果表明，优
机械工程师
MECHANICAL ENGINEER
当f>0时表示远场区，当f<0时表示声源区。啄（f）为Dirac 因 为 空
delta函数，H（f）为Heaviside函数[3]。
气流动
23.0
2.3 电动机风扇建模、优化与有限元仿真
是一种
18.0
网 格 划 分 时 ， 控 制 风 扇 周 围 的 网 格 细 密 程 度 较 复 杂 的 13.0
鄣t
（3）
式中：ui为流体沿xi方向的速度分量；un为流体速度在积分
面f=0上的 法 向 量；v n 为 垂 直 于平 面 的 物 体 表 面 的 速 度 分
量；nj为单位法向量；p忆为远场声压, 当f=0时表示积分面，
116
圆园员9 年第 9 期 网址： 电邮：hrbengi理控制计算时长，防止资源浪费。网格 各 处 反 -2.5
划分如图3所示。其中 网 格节 点 数达 到 433 498，网格 数达到2 554 404。
龙材料制作而成的不均匀分布风扇，安置于电动机N端，
由电动机转子驱动轴驱动风扇为电动机提供散热条件。
由于风扇结构复杂，多曲面，为提高效率、节省计算时间，
在合理范围内对电动机风扇模型进行了简化，如图1所
示。
1.2 电动机风扇噪声的分
类
电动机风扇噪声主要
是由离散噪声和宽频噪声
组成。离散噪声来源于风
扇叶片周期性击打空气气
图1 电动机原型风扇简 化模型
流。宽频噪声主要是由于 叶片边缘处脱落的气流作 用于叶片正压力面造成压
力脉动。为了减小叶片正压
力面气流，采取对叶片表面
穿孔的方法，使得叶片正压
力面气流通过小孔流向负压
力面，减小叶片边缘处脱落
气流对叶片正压力面的影
响，如图2所示。
2 有限元仿真分析 2.1 湍流模型控制方程
0引言 径向离心式风扇相较轴流式风扇具有可双向旋转产
生气流、稳定性高的优点，但离心式风扇也面临着噪声
大、风量小的缺点。降低电动机噪声是电动机生产企业始
终面临的技术难题，而从多种角度设法降低电动机的各
种噪声成为了企业研发设计的要求。本文使用商业绘图
软件UG NX和ANSYS有限元仿真分析软件对电动机风扇
-
2 3
啄ij
鄣uk 鄣xk
摇+
鄣 鄣xj (-籽ui忆uj忆)。
（2）
2.2 噪声仿真模型FW-H方程[2]
2
2
1 鄣 p忆 22
a0 鄣 t
2
鄣
鄣
p忆= 鄣xi鄣yj {TijH（F）}-鄣xi{[Pijnj+籽ui(un-vn)]啄（f）}+
鄣 {[籽0vn+籽 蓸 vn原un 蔀 ]啄（f）}。
software is used to carry out mesh and finite element analysis of a fan in an enclosed motor. According to the noise
spectrum obtained by simulation, the air noise of the fan at different speeds is optimized and compared. The results show
that the optimized fan has a good effect of reducing air noise, and verifies the rationality of the optimization method.
Keywords: ANSYS; fan; noise spectrum; air noise
进行3D等效建模、仿真和参数分析，得出在不同转速下优
化后的风扇表面宽频噪声分布，验证了优化后风扇的合
理性，为今后电动机的降噪优化设计提供参考依据。
1 电动机风扇与噪声
1.1 M2BAX低压船用电动机风扇结构
本文针对企业M2BAX系列低压船用电动机风扇噪
声进行分析研究，额定功率4 kW，采用一副由玻璃纤维尼