| 随着国内汽车行业设计制造水平的不断提高，不同品牌汽车之间使用性能和安全性能上的差距已经越来越小，乘坐舒适性已成为评价汽车品质的关键因素。其中，汽车噪声水平至关重要，过高的噪声会影响驾驶员和成员的情绪，甚至会导致驾驶员分神，致使交通事故的发生。汽车噪声从噪声源上可分为：传动系噪声、发动机噪声、路面-轮胎噪声、进排气噪声以及气动噪声等。随着其余噪声持续得到控制，气动噪声成为汽车高速行驶时的主要噪声源，影响车辆乘坐舒适性。因此控制汽车风振噪声具有非常现实的意义。 风振噪声概述 流场中理想噪声源主要有三种：· 单极子声源：是媒质中流入的质量或热量不均匀时形成的声源。例如发动机进气、排气时产生的噪声。单极子声源的声场，其振幅和相位在球表面的每个点都是相同的，在静止流体中的单极子声源 ，其指向性在各个方向上是均匀的。 风振噪声机理研究 风振噪声数值模拟需要注意两点：· 明显的低频特性; · 气流的可压缩性。 风振噪声是一种复杂的空腔流激励发声现象，是流体力学、空气动力学、声学等多学科的交叉，主要研究基础是亥姆霍兹共振及空腔流自激振荡。 01、亥姆霍兹共振 亥姆霍兹共振器是一种最基本的声共振系统，最典型的是一个带有一个开口短管的刚性容器。汽车在侧窗或天窗开启时，车内空间类似于一个亥姆霍兹共振器，具有其基本特性。 亥姆霍兹共振器 空腔内部空气受到外界波动P 的强制压缩时，会引起短管内空气段A 的振动，而空腔内的空气对其产生恢复力，构成由短管部空气质量和腔体内空气弹性构成的振动系统，这对施加作用的波动会产生共振效应，其固有频率为：02、空腔噪声 气流流经空腔时会产生离散和宽频噪声。引起空腔噪声的主要机理有两种： · 压力波反馈机制：空腔开口前缘的湍流边界层在开口处形成不稳定的剪切层，剪切层随来流向下游运动并失去稳定，进而产生漩涡，漩涡脱落并继续向下游运动，当撞击到空腔后壁面时，漩涡会破碎、耗散，产生一个向空腔开口上游扩散的脉动压力波(即反馈压力波)，此压力波传播到达空腔开口前缘后会诱发新的漩涡脱落，如此循环振荡形成反馈机制。 空腔噪声反馈机制示意图 · 声共振：对于深腔而言，噪声的产生是由于腔口非定常涡脱落诱导的声共振。 简单车厢风振噪声数值模拟 采用CFD对简单车厢进行模拟研究。01、建立几何模型 选择了3.2m*1.4m*1m的简易车厢模型进行仿真分析，车窗开口位于车厢正中央，尺寸为0.1m*0.24m*0.015m，监测点位于车厢底部正中央。 02、计算域确定与网格划分 为了验证仿真的准确性，将仿真结果和风洞试验结果进行对比，故计算域尺寸应与风洞试验测试时的风洞尺度相当。所采用的简易车厢模型结构非常规则，所以采用六面体网格对其进行网格划分。附面层第一层的厚度为0.1mm，并以1.2的比例逐层生长。 计算域示意图 计算域的纵对称面上的网格分布图 03、边界条件设置 在进行瞬态计算之前，通常需要先进行稳态计算，并将稳态计算得到的结果作为瞬态计算的初始值。本文选用Reslizablek-ε模型来获得稳态计算。 计算域边界条件设置 04、仿真结果 来流速度为25m/s时监测点的脉动压力时序图 监测点的声压频谱图 简单车厢声学风洞试验 01、低噪声风洞介绍试验由课题合作研究者王怡平博士在美国普度大学的Herrick低噪声风洞中完成。风洞为低速、直流、单试验段的小型气动声学风洞，全长10.4m，高2.3m，其中试验段长1.23m，横截面宽0.53m，高0.58m。风速在0~28m/s范围内连续可调。 02、声场测试系统介绍 实验所用的噪声测试设备为：比利时LMS公司Test.Lab系统。 03、模型安装 厢体由两根横梁托住，并保持其顶端开口的上表面与风洞的下地板平齐，麦克风固定于厢体的底部中心，且其头部与厢体底面平齐。 04、实验结果分析 实验得到的25m/s时监测点的脉动压力时序图 实验得到的监测点的声压频谱图 仿真结果与试验结果对比分析 25m/s时监测点的静压时序图对比 监测点的脉动压力频谱图 总体来看，数值仿真与风洞试验所得到的结果是很吻合的，说明数值仿真方法来分析汽车风振噪声是正确且准确的。 文章选自： 董光平. 汽车风振噪声机理及控制研究[D]. 湖南大学, 2012. 来源：AutoAero公众号(ID：AutoAero)，作者：关青青。 |
GMT+8, 2024-4-19 20:54 , Processed in 0.077388 second(s), 23 queries , Gzip On.
Powered by Discuz! X3.4
Copyright © 2001-2021, Tencent Cloud.
