普信科技丨构筑运载交通工具创新研制时代的智能声态

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------------------------前记与本期推荐

从参与中国的第一代光刻机研制，进行静动力学仿真平台的专项开发、中国第一代磁浮列车多学科综合仿真分析系统的集成开发，到为中国航天提供声振动力学环境预示技术的系统开发服务，开创国内虚拟试验技术先河，再到推进全频谱声振仿真、测试和新材料技术在城市轨道交通车辆和高铁动车组的深化应用，再到为中国船舶提供自主研制船型的噪声预报系统开发，再到为国之重器和民族智造：中国中车、中航工业、中国船舶、国防工业、比亚迪、徐工集团、华为、美的、海尔、中国科学院等提供全方位舱内声学设计、实验室建设、声场重构、虚拟试验、高性能声学结构与材料应用的专业技术转授和工程服务，在ADMEAI（声学、动力学、材料、环境工程与人工智能）领域，普信工程团队走过了二十年的坚实而专业化的发展历程。普信科技正在开展下一代声振智能材料研制、主动噪声与振动控制产业化研究、人工智能技术研究、材料声学大数据管理平台等新型工程技术、产品与服务体系的有效构建，以服务于运载交通工具领域新时代的创新研制需求。

本期介绍普信®声学院和普信®现代声学研究工程中心的主要业务体系以及在运载交通工具的声振工程设计和验证领域所提供的技术和服务。

普信®声学院和普信®现代声学研究工程中心是全球知名声振工程与材料声学研究与项目运营平台，汇聚了国内外200余名声学、振动、动力学、环境工程、流体、机械、控制、精密制造、人工智能、虚拟试验与材料领域的顶尖学者和工程专家。基于在ADMEAI（声学、动力学、材料、环境工程与人工智能）领域超过20年的全球资源规划与整合、商业运营、工程技术转化和行业知识积累以及大型项目实施经验，联合全球专业资源与专家团队，普信科技致力于成为具备基础科学研究、技术开创性与卓越工程智慧的声振工程专家与世界级声振技术转授工程平台，在ADMEAI流程再造与实验室规划、声学工程及降噪设计、噪音控制、高性能功能材料研究、虚拟试验、静音制造与环境工程、人工智能等行业领域，向全球用户提供专业规划设计、高端技术转授与先进解决方案提供、项目咨询和定制开发等服务。

目前普信®声学院和普信®现代声学研究工程中心已成为国内在轨道交通、船舶、新能源车辆、航空器、工程机械、载人航天等运载交通工具研制领域在噪声振动研究与静音工程设计等方面的战略合作厂商与核心供应商，与企业和科研院所的声学振动和高性能材料研制团队正在开展长期、广泛和深入的合作，取得众多的具备行业影响力的工程成果和显著的研发与经济效益。普信全球团队已先后完成多项航空与船舶低噪音实验室平台规划与实施、新型降噪结构与声振功能材料设计、融合人工智能技术的噪声控制工程平台研究与开发、自主可控软体与测试系统算法开发与验证系统设计、航天声振环境预示系统开发、商用飞机舱内声学设计与自动化流程开发、整车声学包正向开发、电动车NVH性能研究、声品质及声设计、气动噪声设计和风噪性能开发、舰船系统级全频谱噪声预示与模板开发、水电站噪声控制、高铁动车组声学系统性能设计及开发、高铁动车组材料声学研究专项系统开发、工程机械舱室噪声控制研究、舰船及海洋平台降噪设计、智能家电与高科技电子装备声学设计与验证等众多国内外工程项目。

普信®给您带来的价值

提高您的型号产品的振动声学性能与安全性；

增强您的团队在噪声振动专业知识与实战经验上的积累；

提高建模、解析和测试验证效益并节省设计成本；

帮助您规划和建立噪声振动和材料声学研究专业平台与团队；

帮助您的团队有效开展新技术、新方法的研究与实践；

帮助您的团队进行相关声学测试标准与规范的制定与实施；

帮助您规划和建立世界级声学和材料工程实验室；

提升您的声学技术和产品的行业影响力与市场竞争力；

在全链路工程技术和服务体系内促进您的业务发展；

在全球范围内进行技术、知识和行业资源的高效转授。

航空航天：优化振动声学设计过程，通过仿真和试验验证来改善设计的稳健性 

卫星虚拟认证测试

为评估卫星是否能通过认证测试，目前可采用FEM（有限元）进行结构分析、采用BEM（边界元法）进行声学分析。HPC（高性能计算机）的最新成果已经大幅度减少计算时间以及内存用量，使得仿真成为当今大多数卫星厂家标准设计过程的一部分。普信科技可以向用户传授真实结构测试之前虚拟认证测试所必需的基本常识以及先进知识。 商用机舱内声学设计声学包材料模型的发展和表征可用来创建预测性仿真模型，这些仿真模型可通过能量有限元分析（EFEA）、统计能量分析（SEA）及EFEA-SEA混合算法等软件来设计声学包或进行比对研究找到舒适性、成本和重量之间的合适的平衡。一旦仿真模型产生并且得到验证，可以用于设计声学性能极好的声学包。普信科技可以帮助用户创建和运用这些预测性仿真模型、带给您所想要的声学性能。 气动噪音研究与预测普信科技引进全球最新气动噪声仿真分析工具，是在格子玻尔兹曼（Lattice-Boltzmann）方法、统计能量分析（SEA）、混合建模验算（Hybird FE-SEA、Hybrid BEM-SEA等）以及全频谱验算领域新一代的仿真算法与软件平台，为商用客机提供气动噪声综合研究与快速预测，包含子系统噪声的合成和常用的飞机噪声量的计算等，有效进行和指导飞机声学设计。 飞机内部声压级预测商用飞机，特别是直升机飞行会对乘客带来刺耳、吵闹的环境，我们可以实施几种解决方案来设计舒适的VIP环境，乘客可以从噪声和振动源相隔离。噪声隔离和隔缘巧妙运用成效明显，设计师通过仿真预测模型可设计各种方案并加以验证直到找到兼顾舒适性、成本和重量的满意方案。普信科技可帮助创建和运用这些预测性仿真模型，给用户带来意象不到的创新设计。 语言清晰度安全规则迫使飞机厂家遵守语言清晰度指标，目标旨在确保机上乘客能够听清广播系统的公告。可用各种仿真方法来预测舱内的语言清晰度。通过BEM 和SEA方法相结合对STI进行预测，将结果与通过射线跟踪和SEA方法相结合所获得的结果进行了比对，后者能够用少部分计算时间实现同样的准确度。普信科技可以帮助用户在进行实样测试之前理解语言清晰度预测的关键方面。 应力恢复在发射过程中，发射器的发动机会产生强烈的声场，该声场沿发射器一侧传播到达整流罩，然后进入装备区域。这种声音负载会产生强大的内部结构应力，会破坏轻质复合面板的完整性。可基于航天工业公认的方法预测这些复合面板内部的应力水平。普信科技可以帮助用户学会如何计算应力水平。 自动化仿真模型构建的一些步骤可以自动操作来加速建模过程。普信科技NVH团队通过以下自动操作步骤可以帮助用户大幅度减少建模时间，使得仿真过程精简化来提高结果的稳健型和有效性：创建几何模型、分配材料特性相关、定义声学包或将其分配至飞机的不同区域、创建和分配多重的空气噪声、结构传声或气流噪声源、运行各种构造，优化声学包或将成千上万项工作在一个集群中加以有效分配。『鐘鼓樓』⑦普信「航空航天声振环境工程开发与测试验证」

普信项目案例

比翱（Biot）工程实验室规划与实施

试验数据管理和分析系统开发

航天器虚拟振动试验集成平台开发

航天器噪声与热环境综合分析系统开发

航空器光电系统光机一体化仿真系统开发

航空器声学设计与验证子系统平台开发

新支线飞机全机气动力计算与验证

民机总体性能设计软件开发

航空材料声学实验室平台规划与实施

航空器舱内声学设计与验证

商用飞机整机噪声自动化建模与计算软件开发

军民用飞机噪音传递路径分析软件开发

船舶与海洋工程：无论是国际海事组织（IMO）的规定、舒适性或环保要求，我们都能帮助用户提供解决方案

舱室噪声

在过去的几年中，船舶与海洋工程领域日益采用EFEA（能量有限元分析）和SEA （统计能量分析）来为各种船舶建模，包括豪华游艇、大型游轮、货轮、渡船、军用船舶和许多其它类型的船只。这些船舶主要由钢、铝或复合材料构成。它们形状和尺寸各异，经验主义的声学模型已不能应对这种多样性。将EFEA、SEA以及混合算法（EFEA-SEA、FE-SEA等）方法与专业技术结合起来用于海洋工业，让船东、建筑师和造船专家用可以仿真预测模型来设计船舶的声学包。从而确保噪声、振动性能、成本和总重之间实现最佳平衡，提升船型的竞争力和销量。普信NVH团队可以帮助用户深入理解预测性模型构建的关键方面，并且如何应用声学包来实现最好性能。 水下辐射噪声水下噪声辐射有几种含义。在军事应用中，船体辐射出来的噪声，不管是空气噪声还是结构噪声，例如发动机、齿轮箱或发电机，都可以干扰舰船的声呐装置、并且限制其性能。在考察船上，所辐射的水下噪声同样可以干扰用来扫视海底的灵敏仪表。而且，阻扰鲸鱼远距离交流的水下噪声影响着海洋生物。普信科技可以帮助用户了解辐射噪声的来源、以及如何设计对策将水下辐射噪声降至最佳水平。 供暖通风与空气调节船舱噪声预测的一大挑战是计算HVAC（供暖通风与空气调节）噪声对船舱总SPL（声压级）的影响值。美国造船暨轮机工程学会（SNAME）、美国冷冻空调协会（ASHRAE）和德国工程师协会标准（VDI）都已详细制定了方法来计算基于经验数据的权重值。这些方法在未来的几年中将会涉及越来越多的仿真数据。这些数据基于CFD（计算流体动力学）和 VA （振动声学）耦合来提高非标HVAC构件的噪声预测准确性。普信科技帮助用户理解HVAC噪声产生的关键方面，以及如何将现有计算方法实现自动操作来大幅度减少建模时间。
普信项目案例比翱（Biot）工程实验室规划与实施大型船舶噪声预报工程仿真软件开发船舶辅机轻量化设计平台开发低噪音实验室建设典型居住舱室和公共区域设计建造关键技术研究
舰船高性能阻尼材料设计与验证船舶舾装材料测试、验证与材料数据库开发

城市轨道交通与高速铁路车辆：为驾乘人员带来舒适性与安全性

风噪高速列车周围的湍流对高铁车辆声学设计团队十分重要，因为可能出现的噪声会移至车厢内部。理解湍流与高铁车辆结构面板相结合产生的物理现象，有助于创建确切的风噪预测模型。这种仿真模型通过改变火车各种构件的形状来影响湍流源，例如挡风板、前端、一般空气动力装置、集电弓、型腔、以及附件等等，从而改善车厢静音。静音设计可以通过改变声能进入车厢内的路径来实现。这样就能改变车窗的特性或安装策略。 驾驶舱建模高铁车辆驾驶舱属于工作环境，声压级必须符合高铁车辆行驶所规定的水平。驾驶舱内的噪声来源于各种声源，例如电机、齿轮箱、阻尼器、车轮/铁轨碰擦以及风噪。借助于当今的仿真工具，可以构建准确代表高铁车辆结构的仿真模型，检查振动和声能进入车厢的薄弱路径。普信科技NVH团队可以帮助用户理解预测性建模的关键方面，获得用于设计变更分析的仿真模型。 语言清晰度安全规则迫使高铁研制厂家遵守语言清晰度指标。目标旨在确保高铁动车组上乘客能够听清广播系统的公告。可用各种仿真方法来预测车厢内的语言清晰度。通过BEM 和SEA方法相结合对STI进行预测，将这些结果与通过射线跟踪和SEA或EFEA方法相结合所获得的结果进行了比对，后者能够用少部分计算时间实现同样的准确度。普信科技NVH团队可以帮助用户进行实样测试之前理解语言清晰度预测的关键方面。
同行中国中车，普信®科技承载综合交通运载时代“静音出行”的挑战与使命

普信®声学院：精确模拟轨道车辆噪声以实现静音行驶和出行

普信项目案例

比翱（Biot）工程实验室规划与实施

磁浮车辆多学科仿真分析系统集成开发

新型轻轨车辆振动与噪声控制研究

轨道车辆全频率段噪声仿真技术研究

轨道车辆声学仿真分析及试验技术开发项目

声学材料性能测试与隔声量预测系统开发

高铁动车组气动噪声测试与仿真分析

磁浮列车道岔装置振动与动力学测试

汽车工业：采用将声学包设计、内部舒适性与高性能NVH材料结合起来的整体解决方案

声学包设计与优化声学包设计在乘客驾车体验中起到了关键性的作用。声学包零件包括地毯、顶蓬、前围隔音垫、门罩、座椅等等。这种声学包的设计和优化对乘客的舒适性、车辆总重有影响，从而影响油耗以及最终成本。仿真模型中的声学零件正确的物理表征可以使过程优化，无论是手动还是自动采用优化演算法。这种过程一般用于多种声负载相结合的状况，例如结构噪声、空气噪声、风噪以及不同的操作条件，例如空转、速度和齿轮的各种状况和汽车滑行等，目标是要确保车辆所有操作条件下的内部SPL(声压级)能够得到控制。 评估使用声学夹层玻璃所带来的优点玻璃设计采用PVB（乙烯聚合物/丁缩醛）声学夹层，可以通过增加Glass-PVB-Glass复合夹层的整体阻尼性显著改善玻璃板的传输损耗。这个对玻璃相干频率（2.5和4kHz之间）附近频率有正面影响，在这个频率范围车厢的传输损耗较弱。不管是否用声学夹层玻璃制成挡风玻璃和/或侧门玻璃，普信科技可以帮助用户有效评估声学玻璃对任何类型车辆内部噪音的影响。 发动机噪声辐射即便到了今天，许多制造商在发动机设计中并没有考虑声学性能。他们只是注重于表面振动并且想当然地认为辐射噪声与振动水平成正比。正如相关论文证明，表面振动水平和辐射声功率相关联的参数是辐射效率。要使振动水平与辐射噪声成正比，在整个频率范围的辐射效率必须等于1。当然情况并非如此，我们可根据相关频率的几个数量级来改变。借助于现有的建模方法，例如边界元法（BEM）和快速多极边界元（FMM-BEM），能够有效计算发动机的辐射噪声，通过仿真方法确定发动机设计变更的优缺点。 风噪车窗玻璃周围所产生的湍流对于整车声学设计团队十分重要，因为可能出现的噪声会转移至车内。理解玻璃板和湍流相结合产生的物理现象，有助于创建确切的风噪预测模型。这种仿真模型通过改变侧镜、A-柱、轮罩或侧窗玻璃的形状来影响湍流源，有助于改善汽车静音。静音设计也可以通过改变声能进入车内的路径来实现，这样就能改变玻璃的特性或安装策略。 部件传输损耗（地板、前围、驾驶舱）传输损耗是一个关键的指标，用来表征部件结构的噪声阻隔能力。如果操作正确，该指标测量可不受测量室的影响。利用仿真手段，可以在相当短的时间内、甚至用确定性方法计算整个频率分析所需的传输损耗值，因而提供非常确切的仿真模型来设计更好的部件。参考驾驶舱模块TL实例，其中将SEA模块加入测试中来看其是否能够跟进设计的大幅度变化。还可参考层合复合材料 TL验证实例。传输测试和仿真的关键因素之一是结构中是否存在空隙。即便非常小的开孔对传输损耗有明显的负面影响，仿真过程中应加以考虑，这样才得到准确的仿真预测模型。 制动尖叫理解制动尖叫是改善制动系统静音性的关键。大多数制造商理解制动系统表面复合振动预测所需要的非线性仿真过程。他们也可以预测复杂的本征模型，由此来确定模式是否稳定。不稳定模式更有可能产生辐射噪声。可以将复速度与BEM计算结合起来，来预测这些频率的辐射噪声。 消音器已证明有些仿真方法可以准确预测消音器噪声。确定性解决方案，例如FEM和BEM能够用来预测低频噪声，而SEA可用于预测消音器外壳的高频率噪声辐射。也可以根据结构噪声和空气噪声以及流致噪声和振动。普信科技NVH团队可以帮助用户通过仿真预测模型来设计创新方案。 电动汽车警告信号随着电动汽车的日益流行，城市街道中行人安全问题比先前更为严峻。慢速靠近的车辆很难让人听到其声音，汽车厂家需要设计警告信号来确保行人安全。可采用各种方法来警告行人车辆靠近，一些仿真方法有助于确定这些对策是否能在试验对象之前的特定位置产生所需要的噪声量。普信科技NVH团队帮助用户通过仿真预测模型来设计创新解决方案。