关于高速车辆气流噪声的研究探讨

高速车辆的气流噪声是现代科技高度发达而产生的新问题。本文以气流声学和涡动力学为基础，分析了高速车辆气流噪声的主要产生机理，并对气流噪声的计算以及车外脉动压力的计算理论进行了初步探讨。     

高速车辆气流噪声的试验研究

在分析了车辆气流噪声与表面脉动压力关系的基础上，在风洞中对车辆表面脉动压力的分布、频率特性及速度特性进行了试验研究。结果表明：由于气流在A立柱后产生分离并形成螺旋向上的纵向涡，使得在前侧窗附近的表面脉动压力明显地高于其他区域，成为主要的噪声源区之一；车辆表面脉动压力的能量与气流速度的4次方成正比；车辆表面脉动压力的幅值在低频率时较大，并随频率的增大而减小。比较了不同形状的A立柱对侧窗表面脉动压力的影响，对降低汽车气流噪声作了初步探讨，发现A立柱形状与脉动压力的特性关系不大，但对脉动压力的大小影响较大。     

某SUV镂空尾翼气动噪声特性的研究

在某SUV开发过程中，为了更好地体现运动感，外造型上设计了带镂空的尾翼，然而，镂空尾翼带来了新的气动噪声源，使得车内噪声性能严重恶化。本文通过对风洞测试结果与数值模拟流场的分析，明确了镂空尾翼的声源产生原因：一是气流在镂空通道加速并冲击后风挡产生；二是气流在尾翼尾部区域分离、耦合形成的高湍流强度涡漩辐射产生。基于此，明确了优化方向：减少镂空处的气体流量；降低尾翼下方气流速度；改变尾翼下方气流流动方向。制定了具体的优化方案，并通过了风洞试验验证。结果表明优化方案对提高车内语音清晰度和降低车内声压级都有显著效果，车内声压级降低至少2 dB(A)，语音清晰度分别提高0.7%、1.5%、1.7%。通过本文研究内容，可以为尾翼造型设计及优化提供重要依据。     

汽车在环境风洞内流场的数值模拟与实验研究

为研究汽车在环境风洞内的流场特性,建立了环境风洞和整车数值模型,考虑了风洞喷口和收缩段的阻塞效应、边界层抽吸以及实验设施等对汽车流场的干扰效应,对环境风洞内汽车前方、车身和车轮周围、冷却模块以及机舱内的流场进行了数值模拟。对车身表面的静压以及车身周围和车底部的风速等进行测试,通过数值模拟结果与实验结果的对比,表明数值风洞能准确预测汽车在环境风洞内的流场特性。研究结果显示：汽车前端气流的速度分布沿着气流方向发生显著变化,越接近前端冷却模块时风速的均匀性变得越差;汽车底部气流受地面、车底和轮胎旋转等的共同影响呈现规律性的变化,车底风速沿车身纵向先增大后减小。本方法对研究汽车在环境风洞内的热气动性能以及开发数值风洞提供了新的思路和参考。     

三维波束成形麦克风阵列在风洞测试中的应用

得益于非常安静的背景噪声（风速 140 km/h,声压级小于 58 dBA）和优秀的低频压力脉动（Cp rms ＜ 0.005）,中国汽车工程研究院（CAERI）风洞中心的气动声学风洞为汽车空气动力学开发提供良好的声学测试平台。中国汽研风洞中心安装一套由 3 块麦克风阵列（3×168 通道）组成的三维麦克风阵列测试系统,对车外气动噪声源进行定位及分析。采用“声学照相机原理”,即噪声云图通过波束成形的高级算法投射到车身三维表面（3D）上进行定位显示。     

高速车辆外部流场的实验研究

高速车辆外部流场中前侧窗区域对气动特性影响比较大,因为该区域存在着气流分离和再附着,并伴有剧烈的压力脉动,不仅影响车辆的气动阻力,还严重影响气动噪声。本文通过风洞实验手段,设计了用于测试车辆表面脉动压力和静压力的测试系统,并着重研究了该区域表面脉动压力和表面静压力在不同风速下的分布情况,及相互之间的关系。     

基于胶带密封法的汽车各密封部位动静态泄漏噪声的试验研究

本文对汽车泄漏噪声产生机理及其研究方法进行了概述,并分别对试验车辆进行动态的风洞车内噪声试验与静态的车身隔声试验。试验中采用胶带密封法,对门、侧窗、天窗和风窗等不同部位密封的动、静态泄漏噪声贡献量进行了分析,分离出不同机理产生的泄漏噪声。结果表明,空腔噪声与气吸噪声是汽车实际泄漏噪声的主导成分,活动密封结构对泄漏噪声的贡献更大。     

汽车变速器噪声特性分析及控制

在分析汽车变速器噪声产生机理的基础上，通过试验对ＳＹ１３１汽车变速器噪声源进行了诊断。诊断结果表明，在低频段的噪声齿轮产生，高频段的噪声由箱体振动产生。结论是，常啮合齿轮为主要噪声源，箱体侧盖是隔声的薄弱环节。根据诊断结果采取了几项降低噪声的措施，使该变速器的噪声降低了３－５ｄＢ（Ａ）。     

高速车辆表面脉动压力特性的研究

研究表明，偶极子源噪声在车辆气流噪声中占主导地位，而车辆气流噪声中的偶极子源噪声又取决于车辆的表面脉动压力，所以研究车辆表面脉动压力对进一步研究和控制车辆气流噪声具有重要的重义。本文在阐述了车辆气流噪声与表面脉动压力关系的基础上，对车辆表面脉动压力的分布、频率特性及其与车速的关系进行了试验研究，得到了一些有意义的结论。     

汽车风洞试验中的雷诺数、阻塞和边界层效应问题综述

对汽车风洞试验中的雷诺数、阻塞和边界层效应进行了分析并得出若干结论:首先,采用缩比模型时,雷诺数将对气动力测量产生影响,雷诺数过低通常会使阻力系数测量值偏大约1%～2%,而更低的局部雷诺数甚至会改变局部气流特性;其次,有限的风洞尺寸必然产生阻塞效应,它影响气动力和试验参考风速的测量,但可以通过适当的经验方法和合理的标定程序进行修正;最后,风洞固定地板产生的边界层会干扰车辆底部和车轮附近的气流.如果没有任何边界层控制措施,气动阻力测量值会偏小,而升力测量值偏大;且底盘越低误差越大,因此须采取合理的控制方案以降低边界层对气动力测量的影响.     

Research on aerodynamic noise around automobiles

Along with improved quietness in vehicles in recent years, aerodynamic noise reduction has been demanded strongly. Actions concerning the noise generating source analysis are important. To study the direction for aerodynamic noise reduction, we have theoretically analyzed the characteristics of the sources of aerodynamic noise. As a result, we have succeeded in clarifying the relationships between the flow patterns and noise properties; the resulting aerodynamic noise reduction has been confirmed both in wind tunnel test and on road test.     

关于桑塔纳轿车后视镜产生的车外气流辐射声的研究

本文根据Ｌｉｇｈｔｈｉｌｌ的声模拟理论推导了轿车高速行驶时产生的外部气流辐射声的计算方法。通过风洞试验研究了桑塔纳轿车后视镜产生的脉动压力场的分布情况，测出在相当于９０ｋｍ／ｈ的车速下，作用在车身表面的脉动压力级最大处达１３２．５ｄＢ。最后，用本文导出的计算方法求出了当车年为１４６ｍｇ／ｈ时，单由后视镜产生的距轿车中心７．５ｍ处的外部气流辐射声即已超过６０ｄＢ。     

轿车后视镜尾部气流脉动压力场分布及向车室内传递气流噪声的理论估算

本文通过风洞试验研究了桑塔纳轿车后视镜产生的脉动压力场的分布情况。发现其脉动压力的能量主要集中在轿车通风窗与前侧窗的外表面位置,且其能量很大,相当于90km/h的车速下,最大处脉动压力级达132.5dB,成为一个大声源,透过玻璃向车内传递气流噪声。最后,根据理论推导证明了传递到车室内的气流噪声功率与脉动压力的平方成正比,并近似估算出在90km/h速度下由桑塔纳后视镜产生的传递到车内的气流噪声功率约为2.51×10~3W。     

基于SST-DDES方法的汽车外气动噪声模拟与风洞试验对标分析

随着新能源汽车行业的迅猛发展,行驶过程中发动机噪声的贡献消失,气动噪声成为了最容易引起顾客抱怨的问题。相关研究表明,通过侧窗玻璃表面脉动压力产生的湍流脉动和声场是汽车在高速行驶时的主要噪声源。基于开源软件OpenFOAM,采用SST-DDES湍流模型,分别对两款不同车型的前后侧窗玻璃24个点的表面脉动压力进行了数值模拟计算,并与风洞试验测试相结合进行验证。结果表明,仿真结果与试验结果基本吻合,证明了该方法可以有效捕捉侧窗玻璃的表面脉动压力结果,为后续的车内噪声计算打下基础,同时也有效缩短了开发周期,并降低了后期实车风洞试验的测试成本。     

窄悬索桥气动稳定性的风洞试验研究

对于处于西部山区复杂风环境中的窄悬索桥,为了确保其气动稳定性及研究提高气动稳定性的措施,制作了弹簧悬挂模型在长安大学CA-1风洞实验室中进行风洞试验.试验结果表明,该桥气动不稳定,必须改变原始设计以提高结构刚度、确保结构安全.考虑到桥梁使用功能和构造的限制,对原桥采取增加抗风缆和中央扣等措施,并对增加了措施的模型重新进...     

Quasi steady-state aerodynamic model development for race vehicle simulations

Presented in this paper is a procedure to develop a high fidelity quasi steady-state aerodynamic model for use in race car vehicle dynamic simulations. Developed to fit quasi steady-state wind tunnel data, the aerodynamic model is regressed against three independent variables: front ground clearance, rear ride height, and yaw angle. An initial dual range model is presented and then further refined to reduce the model complexity while maintaining a high level of predictive accuracy. The model complexity reduction decreases the required amount of wind tunnel data thereby reducing wind tunnel testing time and cost. The quasi steady-state aerodynamic model for the pitch moment degree of freedom is systematically developed in this paper. This same procedure can be extended to the other five aerodynamic degrees of freedom to develop a complete six degree of freedom quasi steady-state aerodynamic model for any vehicle.     

全尺寸汽车空气动力学风洞相关性及修正研究

全尺寸汽车空气动力学风洞是汽车空气动力性能重要的研究平台与开发工具。但风洞间测试结果普遍存在差异，这对气动性能的研究与分析造成了一定的困难，因此有必要开展风洞间的横向相关性和修正研究，提高风洞测试结果的统一性和一致性。分别对德国和中国的两座全尺寸汽车风洞进行实车风洞测试，开展风洞相关性及修正研究。研究表明，对于同一工况，不同风洞间的测试结果存在一定差异，但不同工况与基础工况间差异变化趋势一致，大小相似，不同风洞间的测试结果能建立较好的相关关系，形成相关性线性函数。通过空气阻力系数C D 修正方法，可以减小风洞间由结构尺寸、流场参数导致的系统性误差，修正后的风洞间空气阻力系数C D 测试结果差异降低了近60%。     

基于机器学习的汽车后视镜气动噪声预测方法

针对传统风洞试验、数值模拟等方法计算噪声值费时长、资源消耗大等问题,提出一种基于机器学习的气动噪声预测方法。以后视镜特征参数为数据集输入,对不同特征参数下的后视镜模型进行瞬态流场与声场联合仿真,将计算得到的总声压级值作为数据集输出,分别用不同数量的样本数据训练支持向量回归机,通过建立的预测模型对同一测试集进行预测得到总声压级预测值。结果表明,基于支持向量回归机的预测方法能得到与计算值误差较小的预测结果,在较少样本数据支撑下也具有较高的预测精度,可用于汽车后视镜气动噪声的预测。     

风-列车-桥系统耦合振动研究综述

风-列车-桥（简称风-车-桥）系统耦合振动涉及多学科交叉,是双重随机激励作用下的时变耦合系统,是研究列车抗风安全性的主要方法之一。从提出风-车-桥的概念以来,国内外学者对此进行了大量的研究,取得了积极的进展,为进一步促进风-车-桥系统耦合振动的研究,从车-桥系统风荷载、车-桥耦合模型、风-车-桥耦合模型三部分出发,对风-车-桥系统研究的一些重要成果进行回顾和介绍。其中,车-桥系统风荷载部分包含静风力、抖振力（脉动风模拟和气动导纳）、风载突变效应3个方面;静风力方面,回顾车-桥静动态系统气动特性的风洞试验方法及数值模拟方法,讨论不同试验和分析方法的优缺点及其适用的情况;抖振力方面,介绍脉动风模拟方法以及气动导纳的计算方法;风载突变方面,介绍横风作用下列车过桥塔及双车交会时风洞试验和数值模拟方法。车-桥耦合振动模型部分,回顾车辆分析模型和车-桥系统的求解方法。风-车-桥耦合模型部分包含分析模型、耦合机理和实际应用3个方面,回顾风-车-桥系统的耦合机理,结合实例介绍风-车-桥系统耦合振动方法的实际应用。最后,结合当前风-车-桥系统研究的不足之处,提出车-桥动态系统气动特性的风洞试验技术、风-车-桥系统的精细化分析模型、现场实测、可靠度及其评价准则是其今后的主要研究方向。