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懿朵科技风机减振降噪解决方案

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在风机、压缩机等旋转机械的运维中,振动与噪声问题始终是行业痛点。设备噪音不仅影响工作环境,更可能预示着轴承磨损、叶片裂纹等潜在故障。作为振动噪声领域的深耕者,懿朵科技通过“声学感知+AI识别+结构优化”的闭环技术体系,为工业客户提供从诊断到治理的全链条解决方案。

   


风机噪音机理分析

风机噪声由空气动力噪音、机械噪音、电磁噪音三大类构成,每类噪音的触发机理与特征信号差异显著:

1. 空气动力噪音

  • 局部流动分离/旋转失速:叶片迎角过大导致气流分离,形成失速团沿周向传播,引发低频周期性压力脉动。典型特征为失速频率能量比升高,主频两侧出现边频调制。

  • 喘振:全流场非稳态振荡,声压幅值大幅波动,低频能量占比显著增加。

  • 叶尖/尾缘涡脱落:湍流耗散产生宽带噪声,高频段能量集中。

   

2. 机械噪音

  • 转子不平衡/不对中:离心力引发转速频率及其谐波振动,时域波形近似正弦波。

  • 轴承损伤:滚道、滚动体磨损产生周期性冲击,中高频段能量突出,包络谱显示故障特征频率。

  • 齿轮啮合异常:齿面磨损导致啮合频率附近频谱峰值,同步平均法可提取早期故障信号。

   

3.电磁噪音

  • 电磁力波共振:定子与转子间周期性电磁力引发铁芯振动,当频率接近结构固有频率时,噪声显著增大。

  • 变频器谐波激励:高频成分产生刺耳啸叫,频谱呈现离散谐波峰值。

  • 典型触发因素:工况偏离设计点、叶片磨损、叶尖间隙变大、轴承/齿轮长期运行导致疲劳。

   


数据驱动的智能故障诊断流程

传统风机运维依赖人工听诊与经验判断,存在漏诊率高、时效性差等问题。懿朵科技构建了“数据采集-特征提取-故障识别-维修决策”的闭环诊断流程:

1. 多维度传感器布局

  • 在轴承座、进出口管道等关键位置布设振动传感器与高频麦克风,同步采集结构振动与气动噪声信号。

  • 采用周向阵列麦克风布局,通过波束形成技术定位失速团传播方向。

   

2. 时频域联合分析

  • 时域分析:提取峰值、均方根值等指标,监测信号能量突变。

  • 频域分析:通过FFT变换获取频谱,识别转速频率、啮合频率等特征峰值。

  • 时频分析:采用短时傅里叶变换(STFT)或连续小波变换(CWT),捕捉非平稳信号的瞬态特征。

3. AI模型深度识别

  • 基于Mel谱图/MFCC特征与CNN模型,区分正常工况与噪音状态。

  • 引入Transformer架构优化长序列依赖问题,提升复杂工况下的识别准确率。

  • 通过“标注-推理-误判回流-再训练”闭环机制,持续优化模型适应性。

   


懿朵定制化治理方案

针对诊断出的噪音根源,懿朵科技提供定制化治理方案:

1. 气动噪声优化

  • 通过CFD仿真分析流场,优化叶片型线与叶尖间隙,减少流动分离与涡脱落。

  • 应用声学超材料设计穿孔板共振器,针对特定频段噪声进行吸收。

2. 机械振动抑制

  • 采用动平衡技术校正转子质量分布,降低离心力引发的振动。

  • 开发阻尼涂料与自粘性橡胶阻尼材料,提升结构阻尼比,抑制共振放大。

3. 电磁噪声控制

  • 优化电机定子/转子气隙均匀性,减少不均匀磁拉力。

  • 在变频器输出端加装滤波器,抑制高次谐波激励。


懿朵解决方案的行业应用

懿朵科技的解决方案已覆盖能源、轨交、船舶、汽车等多领域:

1) 能源行业:为核电站冷却泵、风电叶片提供振动风险筛查与在线监测服务,保障设备长期稳定运行。

2) 轨交领域:开发铁轨波磨与列车装备智能运维系统,降低轮轨噪声对沿线居民的影响。

3) 船舶海工:针对船舶推进轴系振动问题,提供从仿真分析到减振器设计的全流程服务。


未来展望:以声学科技赋能工业4.0

随着低空经济、智能制造等新兴领域的崛起,噪声控制需求正从单一设备向系统级、场景化延伸。懿朵科技将持续深耕声学仿真、AI识别、智能材料三大方向,推动技术向更高效、更精准、更可持续的方向演进。

来源:懿朵科技
振动疲劳气动噪声旋转机械湍流船舶汽车裂纹电机材料
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-09-24
最近编辑:1小时前
懿朵科技
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国产化统计能量分析软件FastCAE-Acoustics系列 —潜艇模型噪声分析技术详解

引言 在潜艇设计与声学性能评估中,噪声分析是确保潜艇隐蔽性与作战效能的关键环节。本文将以SUBOFF潜艇模型为例,详细介绍如何使用FastCAE软件进行深海工况下的噪声分析,通过统计能量法(SEA)深入探讨潜艇结构的振动与声学特性。 一、案例背景与需求 SUBOFF潜艇模型作为一种典型的潜艇结构,其噪声分析对于评估潜艇在深海环境下的隐蔽性能至关重要。本案例旨在通过FastCAE软件,采用统计能量法对SUBOFF潜艇模型进行噪声分析,分析频段覆盖1/3倍频程的200-10000Hz范围。模型包含外壳、外部浮体和内部舱室三大结构组件,各组件材料及厚度各异,需精确模拟其声学特性。二、模型结构与材料属性SUBOFF潜艇模型的结构组件包括主艇体外壳、附体和内部舱室,材料主要涉及铝合金和钢材。外壳采用铝合金,附体结构及内部舱室隔板采用钢材。材料属性如表1所示:材料 密度(kg/m³) 杨氏模量(Pa) 剪切模量(Pa) Steel 7800 2.1E+11 8.07692E+10 Aluminum 2700 7.0E+10 2.67E+10 三、统计能量法原理统计能量法(SEA)基于能量平衡原理,通过建立子系统间的能量流动关系来预测复杂结构的振动与声学响应。SEA将系统划分为若干耦合子系统(如板、梁、声腔等),量化外部输入能量、内部损耗能量和子系统间传递能量,构建能量平衡方程,进而预测结构的振动噪声特性。四、FastCAE操作实例1. 导入网格文件在FastCAE软件中,首先需导入有限元模型网格文件(如Nastran BDF格式)。通过文件浏览器定位到模型文件路径,选择目标BDF文件并确认文件类型,点击“Open”完成导入。软件自动读取网格信息,为后续子系统划分提供基础。 图1 Suboff模型示意 图2 Suboff舱室划分情况2. 子系统划分子系统划分是SEA建模的关键步骤。FastCAE支持基于PID的自动子系统划分,通过识别网格模型中不同PID区域的材料属性和几何特征,自动创建板子系统。用户可通过检查工具验证连接关系,必要时手动修正几何特征识别误差。声腔子系统则通过已建立的板子系统围成的封闭空腔区域自动创建。 图3自动创建板子系统3. 设置分析频率在频域分析选项中,设置分析频率范围为200-8000Hz的1/3倍频程,以确保覆盖所需频段并保证计算精度。 图4 设置分析频率4. 设置子系统属性设置板子系统的材料属性与几何参数,包括密度、杨氏模量、剪切模量及板厚等。对于声腔子系统,默认介质为空气,用户可根据需要选择其他流体介质。同时,设置基于频段的内损耗因子谱,以准确模拟结构振动能量耗散特性。 图5设置板子系统的材料属性5. 设置半无限流体为模拟SUBOFF水下噪声辐射特性,需设置半无限流体域(如海水)。通过创建子系统组,将外壳子系统整合为逻辑整体,并与半无限流体域建立连接,以模拟噪声向海水中的辐射。 图6 设置半无限域 图7 创建Group 图8 Group与半无限域连接6. 设置激励在内部舱室位置施加1W稳态功率激励,以考察SUBOFF结构在中高频段的噪声传递特性及舱室噪声情况。 图9设置激励幅值 图10 设置激励施加位置 图11 激励施加示意图7. 创建Junctions利用FastCAE的自动创建功能,建立板壳子系统与声腔子系统之间的连接关系,准确反映结构中的实际耦合情况。 图12 自动创建Junctions8. 求解与结果分析完成所有设置后,进行噪声求解。通过“Contour Plot”功能展示特定频率下的噪声分布云图,直观分析舱室噪声分布规律。同时,利用频谱分析功能生成声腔子系统的噪声特性曲线,评估水下辐射噪声特性。五、结论通过FastCAE软件与统计能量法的结合应用,本文详细阐述了SUBOFF潜艇模型在深海工况下的噪声分析流程。该方法不仅提高了建模效率与计算精度,还为潜艇结构的声学优化提供了有力支持。未来,随着计算技术的不断发展,统计能量法将在潜艇噪声控制领域发挥更加重要的作用。来源:懿朵科技

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