轿车后视镜造型基本特征对车内气动噪声的影响研究

论文摘要

汽车的噪声水平是影响汽车舒适性的主要因素之一，随车汽车速度的不断提高，汽车高速行驶时的气动噪声成为主要的汽车噪声源，控制汽车气动噪声已经成为一项重要的研究课题。后视镜作为车身表面重要的突出件，它的造型对气动噪声有着直接的影响。近年来，对于后视镜区域气动噪声的研究呈现上升趋势，然而在此领域国内依然缺乏系统性的深入研究。鉴于上述情况，本文从众多造型特点中抽离出后视镜凸起位置这一因素作为本文的研究内容，建立三种具有代表性的后视镜造型来进行车内噪声分析。为节省模拟计算耗费时间，本文采用半车身模型进行数值模拟分析，并根据车身三维几何模型尺寸确定计算域尺寸。在车身表面及计算域边界生成三角形面网格，并采用四面体网格进行流体的模拟。外流场模拟分为稳态及瞬态两个过程，采用k-ε湍流模型进行稳态模拟，并分析了稳态结果中的流场特性及压力场分布，初步分析了汽车外部气动噪声。瞬态模拟过程中首先采用LES大涡模拟模型进行瞬态稳定过程，待导入各监测点及监测面信息后再进行瞬态模拟的取值。外流场模拟完成后，本文对各监测点的频谱数据做了深入的比较分析，同时阐释了引起差异的原因。不同模型相同区域气动噪声均值的对比分析也为本文模型仿真的有效性及一致性提供了有力的数据支持。本文采用CFD与SEA相耦合的方法来模拟车内噪声，因此本文首先通过SEA子系统划分—定义子系统连接关系—材料及尺寸确定—关键参数确定的等步骤建立了整车统计能量分析模型。而后将外流场各区域气动噪声均值作为激励加载到SEA模型当中，经计算分别得出三种后视镜造型下驾驶员头部声腔的气动噪声水平。将上述模拟结果进行对比分析，发现三种后视镜造型（上凸型、中凸型、下凸型后视镜）对于车内气动噪声影响程度差别明显，尤其在频率100—5000Hz范围，上凸型后视镜降低气动噪声的效果显著，相比其它两种后视镜造型，声压级均值大约降低1dB左右。本文同时从理论层面对差别进行了分析，合理地解释了产生这一现象的原因，为汽车后视镜降噪设计提供了理论参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 汽车气动噪声研究背景及意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 理论研究
• 1.2.2 实验研究
• 1.2.3 数值模拟研究
• 1.3 本文研究内容及思路
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究思路
• 第2章 汽车气动噪声相关理论及评价方法
• 2.1 汽车气动噪声声源分类
• 2.1.1 泄露噪声
• 2.1.2 空腔共鸣噪声
• 2.1.3 风鸣噪声
• 2.1.4 风激流噪声
• 2.1.5 边缘噪声
• 2.2 汽车气动噪声计算理论
• 2.2.1 流体运动基本方程
• 2.2.2 声学基本方程
• 2.2.3 SEA 方法基本理论
• 2.3 声学度量及噪声评价
• 2.3.1 噪声的概念及其对人的危害
• 2.3.2 分贝和声压级
• 2.4 本章小结
• 第3章 高速轿车车内气动噪声数值计算过程
• 3.1 车内气动噪声计算流程
• 3.2 外流场模拟过程
• 3.2.1 三维几何模型建立
• 3.2.2 计算域及网格划分
• 3.2.3 流体属性
• 3.2.4 边界条件
• 3.2.5 求解过程
• 3.2.6 快速傅里叶变换（FFT）
• 3.3 统计能量分析
• 3.3.1 SEA 子系统的划分
• 3.3.2 SEA 子系统之间的连接
• 3.3.3 SEA 子系统的属性定义
• 3.4 本章小结
• 第4章 后视镜罩造型对车内气动噪声的影响研究
• 4.1 车身外流场结果分析
• 4.1.1 外流场稳态模拟结果分析
• 4.1.2 外流场瞬态模拟结果分析
• 4.2 车内噪声统计能量分析
• 4.2.1 SEA 关键参数确定及模型加载
• 4.2.2 SEA 车内气动噪声结果分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 全文总结
• 参考文献
• 作者简介及在学期间取得的科研成果
• 致谢