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汽車風振噪聲機理及研究（二）

2019-03-06 17:28:25·  來源：AutoAero  作者：關青青  
　
風振噪聲是在汽車行駛過程中，由于汽車側窗或者天窗打開而產(chǎn)生的噪聲，是一種頻率低（20Hz左右）但強度很高（100dB）的氣動噪聲。早期研究：依賴風洞試驗或者實
風振噪聲是在汽車行駛過程中，由于汽車側窗或者天窗打開而產(chǎn)生的噪聲，是一種頻率低（20Hz左右）但強度很高（100dB）的氣動噪聲。
早期研究：
  • 依賴風洞試驗或者實體道路經(jīng)驗。
  • 工程師需要等設計階段原型出來后進行測試 
  • 風振噪聲可以用聲級計測出，但引起噪聲的壓力波難以測量，因此很難知道汽車哪部分影響了風振噪聲，如何減小更難
  • 唯一方法：修改原型，并測試修改后對風振噪聲的影響，然后再修改再測試，如此反復，過程昂貴且耗時，效果并不理想。
CFD仿真：
快速評估不同設計更改的影響，能輕易得到汽車周圍任一點的壓力、流速及其他變量，提供詳細參數(shù)指導設計
本篇推送主要通過實車風振噪聲的CFD仿真，
來介紹風振噪聲的產(chǎn)生機理及改善措施。
CFD仿真流程實例
不影響計算精度的話，可對車身進行簡化處理，比如省略車燈、門把手、天線等。
一般情況下,計算域的寬度為所研究模型的7倍寬(左右各3個車寬),高度為所研究模型的5倍高,長度為所研究模型的11倍車長(前面一般3個車長,后面7個車長)
整個域內(nèi)網(wǎng)格分為三層，靠近車體網(wǎng)格較密，遠離車體的較稀，并在汽車表面敏感區(qū)域（壁面附近、尾流區(qū)、外型曲率大的表面處）進行了加密。
求解器及邊界條件的設置
聲學后處理
天窗部分一個周期內(nèi)渦的變化情況如圖
由上圖可歸納出天窗風振噪聲產(chǎn)生的機理：開口前緣存在不穩(wěn)定剪切層，渦旋在此脫落并隨氣流一起向后流動，當他們撞擊到開口后緣時，渦旋破碎，產(chǎn)生向四面?zhèn)鞑サ膲毫Σǎ渲袀飨蛐旭偡较虻膲毫Σǖ竭_開口前緣，將再次引發(fā)渦旋脫落，不斷循環(huán)，產(chǎn)生風振噪聲。
天窗風振噪聲控制方法
（1）主動控制：
控制渦的周期性脫落或控制后緣壓力波回彈
（2）被動控制
①天窗前安裝導流板
a.導流板的安裝角度：
不同安裝角度影響周期性渦脫落的運動軌跡，渦脫落軌跡決定了渦撞擊天窗后沿的角度，從而引起車內(nèi)脈動壓力的不同
b.導流板的高度
c.導流板開凹槽：
破壞周期性脫落的渦
左前窗開啟時壓力云圖
圖7.12可以清晰的看到后視鏡的尾渦
圖7.13可以看出A柱后渦流的產(chǎn)生以及發(fā)展
分析可知A柱渦的脫落以及后視鏡的尾渦對前側窗開啟時的風振噪聲有重要影響
左后窗開啟時壓力云圖
從圖中可以看出B柱后交替出現(xiàn)的高低壓揭示了剪切層的運動以及渦的脫落，剪切層撞擊到B柱上，產(chǎn)生噪聲并傳入車內(nèi)。
側窗開度的研究
可研究側窗的開度，來研究側窗的開度與風振噪聲的相關規(guī)律
同時側窗的開啟位置、數(shù)目等也與風振噪聲相關
A柱、B柱及后視鏡的優(yōu)化也對風振噪聲有影響
后側窗風振噪聲控制方法
以上內(nèi)容均來自于參考文獻，可作進一步研究。
 
文章選自：
汪怡平. 汽車風窗噪聲及風振噪聲的機理及控制方法研究[D].湖南大學, 2011.
董光平. 汽車風振噪聲機理及控制研究[D]. 湖南大學, 2012.
谷正氣, 肖朕毅, 莫志姣. 汽車風振噪聲的CFD仿真研究現(xiàn)狀[J]. 噪聲與振動控制, 2007, 27(4):65-68.


 
編者：關青青
評論潤色：張英朝
如有意相關技術合作，請聯(lián)系張英朝教授，發(fā)郵件至：yingchao@jlu.edu.cn！ 
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