基于CFD和声学风洞的某SUV整车气动噪声性能提升

利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)分析工具和声学风洞试验,对某款全新开发的SUV车型进行局部造型和车身密封隔音优化,车内气动噪声性能得到明显提升。外流场仿真计算和声源识别测试具有很好的一致性,识别出后视镜、前轮腔、A柱、雨刮等局部外形噪声声源部位,利用CFD仿真对流场进行优化,提出修改方案并通过实车测试验证效果,有效技术方案在新款车型上得到应用。根据泄漏噪声关键部位的识别,对车身密封和隔音进行了优化和提升,通过声学风洞试验验证了方案的实施效果,新款车型整车气动噪声车内声压级降低了约1.8dB(A),语言清晰度(Articulation Index,AI)提升了10%,提升效果明显。     

汽车车内气动噪声客观评价分析

本文中通过整车气动声学风洞试验,分别采用A计权声压级、响度和语音清晰度3种指标,对不同风速和不同偏航角下,车内气动噪声的变化以及后视镜密封和雨刮器对车内噪声的影响进行了分析。结果表明:不同风速下车内气动噪声的频谱特征相似;随着风速的增加,车内的A计权总声压级和响度几乎呈线性增加,而语音清晰度呈线性降低。不同偏航角下,车内风噪水平也有明显变化。随偏航角绝对值的增加,A计权总声压级和响度增大,而语音清晰度下降,但上升或下降的线性度稍差。此外,后视镜密封在0. 5-3kHz的中高频段对车内噪声的影响较大,而雨刮器的影响则主要在3-6. 3kHz的高频段。从数值上看,无论对后视镜的密封还是雨刮的影响进行分析时,语音清晰度都比响度和A计权总声压级更敏感。     

汽车车内气动噪声客观评价分析EI北大核心CSCD

本文中通过整车气动声学风洞试验,分别采用A计权声压级、响度和语音清晰度3种指标,对不同风速和不同偏航角下,车内气动噪声的变化以及后视镜密封和雨刮器对车内噪声的影响进行了分析。结果表明:不同风速下车内气动噪声的频谱特征相似;随着风速的增加,车内的A计权总声压级和响度几乎呈线性增加,而语音清晰度呈线性降低。不同偏航角下,车内风噪水平也有明显变化。随偏航角绝对值的增加,A计权总声压级和响度增大,而语音清晰度下降,但上升或下降的线性度稍差。此外,后视镜密封在0. 5-3kHz的中高频段对车内噪声的影响较大,而雨刮器的影响则主要在3-6. 3kHz的高频段。从数值上看,无论对后视镜的密封还是雨刮的影响进行分析时,语音清晰度都比响度和A计权总声压级更敏感。     

基于A柱-后视镜车内气动噪声数值模拟与预测

针对后视镜引起的前侧窗与车内气动噪声问题,采用计算流体力学(CFD)方法对某商用车进行车外后视镜区域数值模拟和车内噪声预测的研究。稳态分析采用RANS模型中SST(Menter)k-ω模型,瞬态分析采用基于SST(Menter)k-ω的分离涡模拟(DES);通过分析后视镜侧窗区域的稳态静压力与瞬态动压力、速度和涡量云图,揭示了因A柱后视镜而产生车窗表面的湍流压力脉动的机理;同时求解瞬态流场获得两侧车窗表面湍流压力脉动载荷。采用声学FEM方法将车窗表面湍流压力脉动作为边界条件来计算气动噪声的传播,基于车内声学空间不同频率的声压级云图分布规律,说明了车内气动噪声主要集中在中低频段和声压级最大的分布区域;驾驶员左耳旁声压级曲线展示了20-2500 Hz频段内声压级变化规律。最后进行实车道路滑行测试,证实了气动噪声在车速80-110 km/h时较为明显的结论;采用CFD结合声学有限元的方法可较为准确地预测车内100-2500 Hz气动噪声的声压级,为优化后视镜、降低驾驶室内气动噪声提供仿真和试验的技术方案。     

某SUV气动噪声性能试验与数值仿真研究

为评估某SUV车型气动噪声,运用格子玻尔兹曼(LBM)与统计能量分析(SEA)法相结合的方法对该车型进行数值仿真,得到车外监测点及车内响应结果,并与试验结果进行比对分析,验证了该方法的可靠性。采用该方法对某SUV车型后视镜支座上表面倾斜角度进行优化,仿真结果表明,优化方案使车内语音清晰度(AI)提高了2.6百分点,1～5 kHz频域声压级减小了1～3 dB(A),试验结果表明,优化方案车内语言清晰度提高了3百分点,1～5 kHz频域声压级减小了1～3 dB(A),验证了该方法在车型开发前期的可行性。     

汽车小天窗风振研究及优化

为了得到满足用户感知要求的汽车小天窗风振效果，针对当前SUV现有小天窗挡风条结构，开展基于PowerFLOW的汽车天窗风振噪声仿真分析，得到特定车速下的流场数据和驾驶员耳旁声压数据。在原车型仿真结果基础上对挡风条结构优化设计，按影响参数采用正交实验分析，进行各设计方案的仿真、实车对比研究。数值仿真、实车测试、主观感知得到的结果在整体趋势上一致，数值仿真结果显示最佳优化方案声压级在峰值频率点下降17.8dB(A)；路试结果显示，该方案声压级最大降低21.9dB(A)，主观感知不到风振，表明了优化方案的有效性。     

振动压路机驾驶室噪声控制

为了控制振动压路机驾驶室噪声,采用理论分析和样机试验相结合的方法,对驾驶室噪声进行了摸底试验、噪声频谱试验和模态试验。结果表明:驾驶室后玻璃的一阶固有频率为35 Hz,是造成振动轮小振工况下驾驶室噪声较高的主要原因。通过结构优化和改进,将后玻璃的一阶固有频率提高到了38Hz。改进后左耳噪声声压级由87.5dB(A)降低到86.0dB(A),右耳噪声声压级由88.6dB(A)降低到86.8dB(A)。     

基于仿真分析的汽车加速轰鸣噪声研究与优化

某SUV工装样车3 GWOT(3 Gear Wide Open Throttle,3挡全油门加速)工况下发动机转速在3 450 r/min左右时驾驶员内耳位置存在明显轰鸣噪声,试验测试结果显示发动机加速噪声声压级曲线在该频率下存在峰值,且2阶噪声起主导作用。通过NTF(NoiseTransferFunction,噪声传递函数)仿真分析发现了轰鸣噪声传递的主要路径,通过动刚度分析和模态分析确定动力总成激励激起副车架模态是轰鸣问题产生的主要原因。对副车架进行改进,提高了副车架1阶弯曲模态频率,同时提高扭力臂悬置安装点的动刚度水平,改善了噪声传递函数并解决加速轰鸣问题。改进后试验测试结果显示发动机加速噪声声压级曲线峰值在该频率下降低,主观感受加速轰鸣噪声基本消失,验证了仿真分析的准确性和改进方案的有效性。     

某车型整车噪声源识别与优化试验研究

针对某B级轿车匀速行驶工况车内噪声大的问题,采用试验与CAE分析相结合的方法对车内噪声源进行综合识别,得到其主要噪声源及主要噪声频段,提出优化轮胎花纹结构、增加动力吸振器消除副车架共振模态、优化车身结构和增加阻尼垫的改进方案。改进前、后分别进行了整车NVH试验,试验结果显示,改进后匀速行驶工况车内噪声降低3.2 dB(A)。     

后视镜风噪外形优化设计研究

后视镜是整车风噪的重要噪声源之一,其外形直接影响整车NVH性能。后视镜外形对风噪的影响按频率特性可大致分为两类,啸叫与宽频噪声。文章通过仿真计算与试验相结合的方法,分别对这两类噪声进行了分析与优化。通过试验验证,结果显示,优化方案可以有效消除啸叫,对宽频噪声中高频段也有较明显的改善。此类优化方法的原则适用于后视镜外形早期开发设计阶段。     

某SUV后视镜降噪设计与风洞试验验证

为研究后视镜镜臂对其产生的气动噪声的影响，针对某SUV后视镜采用脱体涡（detached eddy simulation）方法分析其流场和近场噪声特性。通过改变镜臂外形设计了两种降噪模型，在航空工业气动院FL-53风洞开展了3个后视镜模型的气动噪声风洞试验。结果显示：通过改变镜臂周围曲率，能够减小涡的尺度，改变涡脱落的方向，降低后视镜尾流区域近场噪声，且风速会影响部分频段的降噪效果；从远场指向性看，3个后视镜在尾流区声压级较大，降噪模型没有改变远场指向性。     

基于格子波尔兹曼方法的某乘用车空调系统气动噪声的直接模拟与优化

针对某乘用车空调系统气动噪声偏大的问题,采用格子波尔兹曼方法直接模拟噪声,同时求解流场和声场,并与试验相结合,开展噪声与结构优化。结果表明,该方法能较为准确地计算空调系统的流场和噪声,仿真与试验声压级曲线较为相似,总声压级仅相差0.8 dB(A)。经优化,在耳点位置噪声最大降低了约2 dB(A)。研究同时发现四极子噪声在某些频域内有较大的贡献。利用格子波尔兹曼方法模拟流场和声场是计算空调管道系统气动噪声准确有效的方法。     

重型载货汽车高流量低噪声冷却风扇研究

运用商业软件FLUENT,基于N-S方程和标准k-ε湍流模型的CFD技术,采用SIMPLE算法,对冷却风扇进行了流场仿真计算和气动噪声数值顶估.仿真结果与试验结果吻合较好,验证了流场仿真算法的可靠性.研究不同翼型截面得到了改进风扇模型.计算结果表明,改进方案1的质营流量比原型风扇提高了4.4%～4.8%,噪声降低了2.4～4.6dB(A);改进方案2的质量流量提高了7.8%～9.2%,噪声降低了0.5～1.7 dB(A).     

考虑泄漏量的商用车内高频噪声仿真分析与控制

为更加真实地模拟驾驶室内声学环境和提高驾驶室内高频噪声的预测精度,将泄漏量应用到SEA建模中,建立了考虑泄漏量的商用车SEA模型。利用伯努利方程推导等效总泄漏面积,将等效总泄漏面积按各个泄漏点的贡献量比例进行分配并添加到模型中仿真。与未考虑泄漏的SEA模型对比,结果显示仿真精度提高,误差减小了1.5 dB(A)左右,与试验结果间的绝对误差在2 dB(A)以内,满足工程上在汽车产品开发设计阶段对车内高频噪声分析预测的要求,从而验证了考虑泄漏量的SEA模型的有效性。在不同泄漏值下对驾驶室内噪声进行仿真计算,得到泄漏量对噪声值影响曲线。结合影响曲线和其他多方面因素,确定了合适的泄漏值为150 SCFM。对主要泄漏点开展有针对性的优化整改,气密性由整改前的268.5降到了149.1 SCFM。对优化整改后的驾驶室内噪声进行测量,结果显示,相比于优化前噪声值在两个工况下分别降低了1.82和1.31 dB(A)。     

汽车后视镜基座造型的气动噪声研究

对两种汽车后视镜基座造型进行了三维数字建模,并根据声学计算理论,采用Fluent模型进行了对比分析.结果表明,采用后视镜¨外板连接的模型比后视镜侧窗半连接模型的平均声压级低1.75 dB,其中,后视镜正后方区域在800Hz以下的各频带中心频率点处声压级可降低10～15 dB.本文的模拟方法比较适合于开发阶段对比性的模拟分析,求解速度较快.     

基于仿生的A柱-后视镜区域气动降噪研究

在某SUV车型的A柱-后视镜区域建立了6种仿生模型,稳态计算采用SST k-ω湍流模型,瞬态计算采用大涡模拟(LES),探讨了流场和声场的气动特性。仿真与风洞实验结果对比表明,仿真的监测点压力系数与实验数据基本吻合,1/3倍频程声压级曲线也比较一致。仿真结果表明,6种仿生模型都起到了降低噪声的作用,尤其在人耳敏感的中高频域降噪效果更为明显。其中,仿生模型1(A柱凸起结构)与原模型相比,降低了涡流强度,对流线具有梳理作用。总声压级的分析表明,仿生凸起模型局部降噪效果明显,仿生凹坑模型降噪效果均匀。     

汽车后视镜区域瞬态流场及气动噪声数值仿真

通过分离涡模拟(DES)进行整车外流场的三维瞬态仿真,得到车身表面压力脉动,并采用FW-H声学模型对气动噪声进行仿真分析。通过与类后视镜气动噪声试验数据相比较,验证了仿真的准确性。对有、无后视镜工况下,后视镜区域瞬态流场、车身表面压力脉动、侧窗监测点声压级进行比较,揭示了后视镜区域气动噪声产生机理,为降低汽车气动噪声提供技术支持。     

自行式C型旅居车的NVH性能分析与优化

针对某自行式 C 型旅居车的噪声-振动-声振粗糙度（NVH）性能分析与优化开展相关研究。结合旅居车功能属性和客户使用场景,定义了 10 个旅居车主要声源评估工况矩阵,识别出空调噪声最易引起客户不满。按区域使用功能特点和环境质量要求,制定了旅居车内部噪声控制评价指标,即昼间噪声（A 声压级）≤55 dB,夜间噪声（A 声压级）≤45 dB。基于NVH 测试手段,采用声源特性分析、传递路径分析和因果图分析方法,提出了 5 种旅居车空调 噪声优化方案,其中加强空调外机支架强度方案可将空调噪声从 48.3 dB 降低到 45.5 dB,噪声优化的效果最显著。     

采用横流穿孔管消声器的车辆尾管怠速噪声优化

为解决某新车型怠速尾管噪声超标问题,采用计算流体力学(CFD)方法仿真分析了横流穿孔管消声器内部流场的速度与压力变化情况,揭示了穿孔形式、穿孔位置及穿孔率对消声器压力损失的影响规律,并根据该车型前消声器内部流场的分布情况给出了优化方案。实车测试结果表明,优化方案在空调关闭和开启状态的怠速噪声分别降低了2.6dB(A)和2.1dB(A),满足尾管噪声限值要求。     

汽车后视镜气动噪声优化研究

针对某车型外后视镜气动噪声问题,提出了一种基于车外流场计算的气动噪声快速优化方法,并进行了相应的试验验证。在非定常数值模拟中,采用分离涡模拟与计算气动声学相结合的方法,对后视镜侧窗表面气动噪声进行了分析。结果表明,优化后侧窗表面气动噪声源强度在各频段明显减弱,各监测点声压级降低。道路试验验证结果表明,优化后各频段车内噪声也明显改善,后视镜气动噪声问题消失。实车道路测试结果表明,基于外流场数值模拟的气动噪声优化方法可行、合理,外流场数值模拟可为造型初期车内气动噪声优化提供有效指导,降低车型开发成本与周期。