Ansys 實現汽車零件 NVH 性能的設計初期驗證
隨著電動車（EV）市場的爆發式增長，NVH（噪音、振動與聲振粗糙度）已超越傳統舒適性範疇，晉升汽車零件設計與品牌競爭力的關鍵分水嶺。特別是空調壓縮機這類高轉速、高功率的核心機電部件，其電磁、結構與流體複雜耦合的聲振問題，已使依賴實體原型的傳統開發模式陷入成本與時程延宕的困境。Sanden藉由採用Ansys模擬技術，實現了關鍵突破。這項多物理場模擬技術使Sanden工程師得以在設計初期精確預測與優化NVH性能，不僅大幅縮短產品開發週期，更確保了產品具備領先業界的卓越NVH品質。
汽車NVH的核心挑戰：多物理場耦合與測試瓶頸
在汽車電動化趨勢下，空調壓縮機的NVH要求達到前所未有的嚴苛程度。Sanden等製造商面臨的核心難題在於空調壓縮機作為機電系統，涉及複雜的電磁、結構和聲學耦合。傳統的「先測試，後修正」模式帶來以下無法迴避的瓶頸：
- 開發週期延宕：NVH問題在產品開發後期才浮現，導致大規模且昂貴的設計迭代，嚴重拖延產品上市。
- 物理場耦合難以隔離：傳統測試無法精確分離和優化多個物理場相互作用產生的聲振。
- 開發成本失控：依賴大量實體原型進行反覆試錯，造成巨大的材料與時間浪費。
Ansys多物理場模擬：數位整合與NVH根源解決
Ansys解決方案的核心優勢在於單一整合環境中，精確耦合所有物理場，實現 NVH 根源分析。這項數位預測能力使工程師可在設計初期預見並消除風險。
Ansys 平台的核心 NVH 流程與軟體功能如下：
- Ansys Maxwell：精確計算電動馬達運轉產生的電磁力波，鎖定噪音與振動的根本來源。
- Ansys Mechanical：接收電磁激振力，執行結構FEA，並結合拓樸優化來模擬振動傳播與輻射的聲學噪音。
- Ansys Fluent：精確模擬流體行為與壓力脈動，解決空調壓縮機內油分離器等部件的流體相關NVH問題。
- Ansys Sherlock：執行PCB的振動耐久性分析，預防電子控制單元成為額外的NVH來源。
- Ansys Workbench：作為核心協調平台，實現所有多物理場軟體之間的無縫耦合與數據傳遞。
Sanden成功實踐：數位模擬帶來的開發效率與卓越NVH性能
Sanden 成功將 NVH 驗證工作提前至設計初期，透過高精度虛擬原型，獲得了傳統物理無法提供的洞察，在技術流程與商業效益上，他們實現了以下三大核心突破：
- 電磁源頭精確解析：透過 Ansys Maxwell 精準計算電磁激振力，虛擬鎖定噪音根源與頻率，取代昂貴的物理隔離測試。
- 結構拓樸同步優化：將 Maxwell 激振數據無縫導入 Mechanical，快速優化結構剛性與拓樸，同步達成輕量化目標，從設計層面消除共振。
- 顯著加速產品上市：在設計初期階段排除多物理場耦合風險，大幅減少實體原型的依賴和反覆測試，顯著縮短整體產品上市週期。
結論
Ansys多物理場模擬是打破汽車零件NVH開發瓶頸的唯一途徑。它透過Maxwell和Mechanical等整合工具，實現了NVH驗證的設計初期介入與根源解決。Sanden的成功實踐證明，Ansys解決方案能大幅縮短產品上市週期，並確保卓越的NVH性能。
資料參考：ANSYS Blog
更多NVH相關資訊，歡迎聯絡鑫威！
