汽車側窗風振噪聲分析及其改進范文

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摘要:以某乘用車為研究對象，采用實車道路試驗和仿真分析的方法，研究不同側窗開啟組合下駕駛員耳旁的風振噪聲和側窗風振噪聲產生的機理，并提出在后視鏡支撐臂位置開槽抑制風振噪聲的措施，降噪可達7dB。

關鍵詞:乘用車;側窗;風振噪聲;道路試驗;仿真分析

高速下側窗開啟產生的低頻高強度風振噪聲，會嚴重影響乘客的乘坐舒適性，同時過大的車廂內部噪聲極易分散駕駛員注意力，極易發生交通事故。因此在汽車研發設計階段，考慮汽車側窗風振噪聲的影響具有重要意義［1］。目前，國內外學者對風振噪聲的仿真方法以及抑制措施進行了大量的研究［2－12］，而對側窗不同開啟方式對風振特性影響的研究比較匱乏。因此，本文結合實車道路試驗與仿真分析，討論不同側窗開啟組合對駕駛員耳旁聲壓級的不同影響以及風振噪聲產生機理，并提出降低風振噪聲的方法。

1實車道路試驗

1.1試驗設備及方案

為了探究汽車在不同側窗開啟組合下的風振噪聲特性，在自然風很小的情況下對某三廂乘用車進行道路試驗。試驗設備為:Test．Lab測試系統(比利時LMS公司)，1/4英寸4136型電容式傳聲器(丹麥B＆K公司)與前置B＆K2609型放大器。在駕駛員左耳和右耳各布置一個傳聲器，最高測試頻率為1024Hz，采集頻率間隔0.4Hz。

1.2試驗結果分析從表1可以看出，在駕駛員左耳旁處，工況2的風振噪聲最大，工況4的最小，兩者相差24.4dB。單開后窗比單開前窗大約高出14dB，2個側窗組合開啟時，工況6比其他3個工況風振噪聲都要高，可見多側窗開啟較側窗單開風振噪聲有較大改善，后窗單開風振最為明顯，合理的開窗組合，也是駕駛員行車過程中降低風振噪聲時需要考慮的重要因素。

2計算模型及方法

2.1大渦模擬控制方程通過對Navier－Stokes方程進行物理空間過濾。

2.2計算域及網格劃分為車輛的幾何與內飾網格模型，幾何模型長約4700mm，寬約1740mm，高約1470mm，在保證仿真精度的條件下，省略了如門把手等較小附件。由于考慮的是側窗開啟的情況，因此保留了內飾模型及駕駛員和乘客模型。

2.3數值仿真設置數值仿真計算采用ANSYSFluent軟件。計算所用的邊界條件如下:入口:速度入口100km/h;出口:壓力出口一個標準大氣壓;側面及頂部:滑移壁面;地板:MovingWall100km/h;車身:無滑移壁面。本文采用k－ε湍流模型進行穩態計算求解，迭代1000次。瞬態計算選擇大渦模擬，選取駕駛員耳旁作為監測點。為了跟試驗對比，本次分析噪聲最高頻率為2500Hz，采樣時間為0.2s，計算的最高頻率決定計算的時間步長，因而時間步長取0.0002s，計算1000步，每時間步迭代20次。為了計算結果更準確，計算0.1s流場穩定后開始進行測點采樣。

3仿真驗證與結果分析

3.1仿真方法驗證為了驗證仿真方法的準確性，選取工況1駕駛員左耳處的試驗結果和仿真結果進行對比。

3.2側窗風振噪聲形成機理風振是一種和姆赫茲共振現象。當側窗氣流流經側窗后邊沿產生周期性的渦旋與車身聲腔周期相接近時會產生共振，從而引起風振。選取工況2的一段時間的靜壓云圖變化來解釋側窗風振噪聲的機理。

3.3最大風振噪聲特性分析研究表明，后窗開啟是風振噪聲的主要來源，本文的研究結果也表明，單開后窗有最大風振噪聲。3.4風振“通風效應”工況4的風振噪聲聲壓級比工況1低了10dB，說明開雙側窗比開單側窗的車內風振現象有明顯改善。

4風振噪聲的控制方案

根據小孔降噪機理，氣流流經小孔后，可以減少渦旋的生成，改善流場狀況。因此考慮將小孔降噪方法應用于汽車側窗風振噪聲的控制。在保證結構合理的情況下，在后視鏡支撐臂位置開槽，通過該小孔降低側窗附近的湍動能，從而抑制后視鏡渦旋的生成和發展，控制侵入車廂氣流的脈動壓力大小，降低風振噪聲。

5結論

以某乘用車為研究對象，通過對不同側窗開啟方式的道路試驗和仿真分析，得出以下結論:1)側窗開啟方式對車內風振噪聲存在顯著影響，多側窗開啟較單側窗開啟風振噪聲有較大改善，僅開后窗風振噪聲最為明顯。2)風振噪聲頻率隨側窗開啟數量的增加而增高。3)在保證后視鏡結構強度的情況下，在其安裝臂上開一個通孔，將使風振噪聲共振頻率略有升高，但聲壓級會減少。

作者：文琪；袁俠義；湯柱良；陳志夫；王超逸；陳林 單位：廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院