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