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[车辆工程] 汽车风振噪声研究现状及控制方法概述

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发表于 2020-6-19 15:33 | 显示全部楼层 |阅读模式

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1. 研究背景
汽车风振噪声是在特定车速区间内,由于天窗/侧窗开启,车内相对静止空气对车外高速来流的一种气动声学响应。

时至今日,汽车发动机噪声、传动系噪声和路面-轮胎噪声的相关研究已日趋成熟,相应噪声已得到有效控制。随着车速的进一步提升,以及新能源汽车的愈发普及,风噪声的影响日益凸显,成为汽车购买者不满意度的主要来源之一,而其中有近50%的不满来自于风振噪声。

风振噪声具有频率低而强度高的特点,易使驾乘人员感到烦躁、疲倦,长时间暴露于该环境下甚至会危及行车安全。当前,风振噪声已成为汽车NVH领域关注的热点问题。

2. 研究难点
汽车风振噪声的研究难点,以及现有研究的不足,具体可归纳为以下几点:

(1)风振噪声受车速、车窗开度、侧风等多方面因素的综合影响。
(2) 针对时变车速工况、车速-侧风耦合工况,缺少相应的数值预测方法;传统预测方法在进行多车速下风振噪声预测、风振噪声问题车速区间识别时效率较低。
(3)风振噪声声压级峰值容易超标,且相应控制结构适用车速范围较窄。

以上问题严重制约了汽车风振噪声性能的研发和提升。因此,开展汽车风振噪声快速预测方法、多因素影响规律及内在机理分析和优化控制研究,具有重要的理论意义和工程应用价值。

3  常见风振噪声控制方法概述
汽车风振噪声的产生与天窗前缘的旋涡产生/脱落、自上游向下游的旋涡迁移,以及天窗后缘的旋涡撞击/破碎等过程密切相关(如图1),据此可将其控制方法归纳以下几类:(1)抑制前缘旋涡产生/脱落;(2)干扰自上游向下游的旋涡运动/迁移;(3)抑制后缘旋涡撞击/破碎。表1对各类控制方法进行了总结。
表1 风振噪声控制方法归纳
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图1  天窗区域旋涡的周期性运动过程

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图2  汽车风振噪声控制方法
4. 中国汽研风振噪声研究进展
围绕汽车风振噪声预测方法与优化控制问题,中国汽研风洞中心开展了汽车风振噪声计算模型与分析、基于时变车速状态的风振噪声快速预测方法及应用、考虑车速-侧风耦合的风振噪声预测模型建模及应用、抑制前缘旋涡脱落的风振噪声优化控制方案,以及道路试验验证等一系列工作。

经综合考虑降噪效果、安装布置,以及是否会额外引入风阻、高频风噪等因素,发现“抑制前缘旋涡产生/脱落”是当前较为可行的风振噪声控制方法。据此,中国汽研汽车风洞中心提出流道-开槽导流板和前缘子空腔两种抑制前缘旋涡产生/脱落的天窗风振噪声优化控制方案。本公众号将通过接下来两期内容重点介绍相关研究成果。

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