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汽車開窗風(fēng)振噪聲

2020-09-25 21:04:08·  來源：中汽中心空氣動力學(xué)實驗室  
　
當(dāng)汽車在公路上行駛時，車內(nèi)乘員之間可以進行正常的語言交流，而車窗開啟后，產(chǎn)生風(fēng)振噪聲，車內(nèi)噪聲陡然增大，車內(nèi)乘員不得不提高嗓門才能讓對方聽清楚。不僅如
當(dāng)汽車在公路上行駛時，車內(nèi)乘員之間可以進行正常的語言交流，而車窗開啟后，產(chǎn)生風(fēng)振噪聲，車內(nèi)噪聲陡然增大，車內(nèi)乘員不得不提高嗓門才能讓對方聽清楚。不僅如此，車內(nèi)乘員長時間處于高分貝噪聲環(huán)境中還會引起身體的不適，使人心煩意亂，引起疲勞，嚴重影響駕駛安全性及乘坐舒適性。
 
1、汽車開窗風(fēng)振噪聲可以分為兩類：一類是天窗風(fēng)振噪聲，一類是側(cè)窗風(fēng)振噪聲。風(fēng)振噪聲產(chǎn)生的原因是當(dāng)天窗或側(cè)窗開啟后，車外流動空氣與車內(nèi)相對靜止空氣會在天窗前緣或者側(cè)窗前緣產(chǎn)生剪切層，當(dāng)車輛達到特定車速時，剪切層發(fā)生周期性的渦脫落現(xiàn)象，當(dāng)渦的脫落頻率與車內(nèi)部空氣的固有頻率吻合時，發(fā)生赫姆霍茲共振現(xiàn)象，車內(nèi)壓力劇烈變動，產(chǎn)生開窗風(fēng)振噪聲。
 
圖1 天窗區(qū)域Q準則分布圖
 
圖2 后側(cè)窗區(qū)域速度分布圖
 
2、經(jīng)過國內(nèi)外學(xué)者及工程師的不懈努力，汽車天窗風(fēng)振噪聲已經(jīng)得到較好的控制，主要手段是在天窗前部添加擾流裝置、控制天窗開度（天窗舒適擋）等。在天窗前部添加繞流裝置的主要原理是擾流裝置破壞了天窗前緣周期性的脫落渦，使流過擾流裝置的氣流能量減弱，減小車內(nèi)氣體的壓力脈動，從而抑制車內(nèi)噪聲。其中應(yīng)用最廣泛的是天窗擾流板，現(xiàn)今應(yīng)用于汽車上的擾流板主要有網(wǎng)狀、開槽狀等。
 
圖3 網(wǎng)狀擾流板[1]
圖4 開槽型擾流板
 
側(cè)窗風(fēng)振噪聲一直是汽車開發(fā)的難點，尤其是后窗風(fēng)振噪聲。主要原因為側(cè)窗氣流流動復(fù)雜。國外An等人對側(cè)窗風(fēng)振噪聲做了許多研究，其中的方案如加大三角窗的角度、后窗中間添加立柱、B柱安裝氣流噴射裝置等均能有效降低側(cè)窗風(fēng)振噪聲。國內(nèi)對于側(cè)窗風(fēng)振噪聲的研究雖然起步較晚，但在側(cè)窗不同開度組合、B柱添加繞流裝置等方面做了許多研究。受造型、成本等因素影響，許多控制方案不能應(yīng)用于實車開發(fā)，現(xiàn)今應(yīng)用于實車中的方案主要是在三角蓋板處添加擾流條，降低前側(cè)窗的開窗風(fēng)振噪聲。
            
 
圖5 豎直擾流條
圖6 斜直擾流條
 
3、中汽中心空氣動力學(xué)試驗室對開窗風(fēng)振解決方案：
中汽中心空氣動力學(xué)實驗室擁有優(yōu)秀的專家團隊及工程技術(shù)人員，在造型初期介入，通過數(shù)據(jù)校核有效規(guī)避后期開發(fā)風(fēng)險；在造型階段，擁有豐富的開發(fā)經(jīng)驗和仿真計算資源，控制開窗風(fēng)振噪聲的同時兼顧風(fēng)噪、側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性等性能；在后期試驗驗證方面，中汽中心空氣動力學(xué)實驗室擁有世界先進的氣動聲學(xué)風(fēng)洞試驗室，為開窗風(fēng)振噪聲開發(fā)提供優(yōu)質(zhì)的試驗資源。
 
溫馨提示：相關(guān)研究表明，峰值聲壓級和風(fēng)振頻率都隨側(cè)窗開口面積的增大而增大（開窗透氣時開小一點）；任何側(cè)窗開窗組合都比只開一個窗時峰值聲壓級要小，其中左后窗和左前窗組合開時效果最好（可以同時開前后窗）。
 
參考文獻：
[1]Mohammed Meskine, Sivapalan Senthooran, et al. A Computational Approach to Assess Buffeting and Broadband Noise Generated by a Vehicle Sunroof[C]. SAE Paper 2015-01-1532.
[2]賀銀芝,龍良活,楊志剛.轎車側(cè)窗風(fēng)振特性的風(fēng)洞試驗研究[J].汽車工程,2017,39(09):1011-1017.
[3]汪怡平.汽車風(fēng)窗噪聲及風(fēng)振噪聲的機理及控制方法研究[D].長沙: 湖南大學(xué)，2011.
[4]AN C F, PUSKAＲZ M, SINGH K, et al. Attempts for reduction of rear window buffeting using CFD[C]. SAE Paper 2005-01-0603.
 
End
編校：中汽中心空氣動力學(xué)實驗室
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