设计仿真 | Actran声源识别方法连载（三）：基于噪声测试的等效点声源识别方法

之前文章我们曾经介绍过两种Actran声源识别方法，点击可查看文章《Actran声源识别方法连载（一）：结构载荷识别》，《Actran声源识别方法连载（二）：薄膜模态表面振动识别》。

这一期，我们将介绍第三种声源识别方法：基于噪声测试的等效点声源识别方法。通过测量声源实际工作状态下的噪声场，定义声源附近一个或者多个等效点声源，并反推出每一个等效点声源的数值。

图1 基于噪声测试反推等效点声源

等效点声源识别方法

针对电驱动总成等复杂声源，若仅用单个点声源模拟，无法还原其在空间中的特殊指向性 。本方法通过在声源附近布置多个等效点声源，利用声波的传播与叠加，可形成与真实声源高度一致的声场。

图2 等效点声源的选取

采用Actran新版本进行等效声源识别，需要的输入数据包括声源（或声源结构）表面网格、以及声源的噪声测量数据。Actran程序的操作步骤如下：

1、确定等效点声源的位置和个数，进行每个点声源与噪声测点的传函分析：

图3 各个点声源与麦克风测点的传函计算

创建 Equivalent BC Analysis 分析，将每个点声源分别置于独立的 contributor 中。逐个计算每个点声源单独作用下，与各个麦克风测点之间的声学传递函。

2、逆方法（声源识别）：

使用每个近场麦克风与点声源之间的传递函数及实验测量数据，应用最小二乘方法或功率匹配方法匹配麦克风的实验数据，计算每个等效点声源。

图4 恢复声源辐射的等效激励

进行等效声源逆方法计算时，需读取Target file中的实验或仿真数据，并根据工况选择匹配算法：最小二乘法适用于测点数大于声源数的中低频场景，能准确还原幅值与相位信息且视声源为相关；而功率匹配法则适用于测点数等于声源数的高频场景，仅依赖能量项反推幅值并视声源为不相关。

等效点声源逆推方法可基于实验或仿真数据，结合数值模拟精确获得各声源数值，不仅能重建原始声场，还可应用于车辆通过噪声、整车集成及车内透声等复杂安装环境下的噪声预测，为准确表征复杂声场及优化声学传递路径提供了新的工程手段。

上述方法介绍中提到的麦克风实验测试数据也可以由实际噪声源的仿真结果替代。甚至可以用仿真结果的云图来作为等效声源反推的目标，获得更为简化的等效点声源表示。

案例：电动汽车（EV）动力总成的声学品质（SQ）评估

电动汽车（EV）行业追求更高效开发流程和卓越用户体验的背景下，需要一套能够在设计早期阶段快速评估动力总成声学品质的解决方案。本案例中利用B&K公司的NVH模拟器结合Romax和Actran仿真以及整车传函测量数据，使用源-路径-贡献（SPC）分析来分解动力总成的噪声与振动，并通过VI-GRADE NVH Simulator进行虚拟驾驶体验，以评估两种电机架构——感应电机（IM）和开关磁阻电机（SRM）的SQ表现。

本方案包括以下四大核心步骤：

1

动力总成系统级NVH分析

使用Romax软件建立从电磁力到齿轮传动误差的动力总成NVH分析模型，获取振动特性。

图5 EV仿真模型

仿真得到的工作状态下的变形可以明确辨识出对辐射噪声贡献量较大的区域。为了评估电驱动总成对整车环境下的动力载荷源输入，还需要输出连接到底盘悬置点的动态力。

图6 IM电机工作状态下的变形（左图）SRM电机工作状态下的变形（右图）

Romax可以为优化和改进动力总成设计提供参考依据，也可以为车内声品质评估提供振动的源输入。

2

声学仿真和等效声源分析

利用先进的Actran软件基于Romax得到的动力总成振动数据，进行声学辐射模拟，精确计算动力总成表面振动产生的噪声。

图7 Actran动力总成声辐射仿真网格模型和声压云图

使用Actran中的GREEN分析方法可以快速完成非常大量的声辐射工况（不同rpm或者阶次）求解。

基于Actran声场仿真数据和等效声源反推方法，获取动力总成的等效点声源，简化复杂结构声源的表示方式，为后续声学品质评价提供输入数据。

图8 等效点声源

3

整车传递函数测试

获取由动力总成悬置点到车内的结构声传函以及动力总成各等效点声源到车内的空气声传函，研究车内噪声和声品质。本案例中的测试车为量产车。

4

声学质量分析

结合测试与仿真数据，构建包含感应电机（IM）和开关磁阻电机（SRM）的虚拟样车。利用SPC模型计算多工况激励（如扭矩波动、径向力）下的噪声，结合整车传函与插值算法，动态生成驾驶舱声压级并集成风路噪。借助VI-GRADE NVH Simulator，该方案可在设计早期提供逼真的交互式评估环境，支持即时对比不同电机架构，并通过独立开关各类激励快速识别关键声源，优化声学品质 。

图9 驾驶员耳部的噪声阶次图（左图为IM电机，右图为SRM电机）

这套综合解决方案将帮助汽车制造商大幅缩短开发周期、减少物理原型需求，并确保最终产品的声学质量达到甚至超越市场期待。