汽车空气动力学_第六章.ppt

汽车空气动力噪声 吴允柱 yzwu@ 杨博 lamborghinicala@163.com 6.1 前言 车辆内部的风噪声级是影响乘员舒适性的一个重要部分。 随着制造商不断降低由发动机产生的噪声、由传动系和轮胎传递给驾驶舱的噪声，风噪声的重要性不断得到重视。 噪声一直是客户满意调查中抱怨最多的一项，比较安静的内部环境是高品质的象征。一般，使用厚玻璃和隔音驾驶舱来达到降噪目标，但因此而增加了费用和重量。也可以对汽车外部形状进行微小更改来降低噪声。因为外部形状影响气流流动，是风噪声产生的根源。 6.1 前言 6.2 噪声的产生和传播机理 声源(Source)：其它形式的能量转化为声音能量的区域 途径(Path)：特定的路线，一部分声音能量通过此路线传递给接收者 接收者(Receiver)：人/麦克风/共鸣箱 6.2 噪声的产生和传播机理 Source-Path (medium, wave propagation)-Receiver 6.2 噪声的产生和传播机理 Aerodynamic noise 6.2 噪声的产生和传播机理 Sources：汽车外部气流和任何存在的泄漏 Paths：车窗、密封、车身板件、直接的泄漏 Receiver：驾驶室中的成员 6.2 噪声的产生和传播机理 6.2 噪声的产生和传播机理 6.2 噪声的产生和传播机理 6.2 噪声的产生和传播机理 有时也称作aspiration noise 由于存在直接连通汽车外部与驾驶室的路径而产生 车外气压通常低于车内，压力差导致空气在缝隙中以很高的速度流动 位置：车门密封与车窗密封 如果存在泄漏，那么泄漏噪声就是主要的噪声源 6.2 噪声的产生和传播机理 理论模型有多种，如反馈共鸣模型 位置：车门周围的缝隙、外后视镜周围的缝隙、散热器格栅 例子：打开侧窗产生的噪声，频率较低，水平较高，很容易让人疲劳和不愉快 通过改变车外流动状态来避免共鸣频率，但常常难以做到 6.2 噪声的产生和传播机理 由于汽车表面气流产生的脉动压力产生（即使汽车表面是刚体且没有泄漏，其表面的脉动压力仍将产生偶极子声源） 脉动压力会导致车窗和车身板件振动，向汽车内部传播噪声 通常最严重的风噪声区域在A柱位置 目前对于量产车，如果前两种噪声较低，那么在高速行驶时一般都有较显著的风急速流动噪声 6.2 噪声的产生和传播机理 汽车外部风噪声源位置的气流速度(Ulocal) ≠ 汽车行驶速度(Ufreestream) Ulocal与Ufreestream成比例，所以也可用汽车行驶速度或者风洞中自由流动速度来进行有关计算 常用声压级(SPL)与频率(frequency)的关系表达风噪声 Strouhal number (S) —— 无量纲的频率量 6.2 噪声的产生和传播机理 6.3 设计特点 A柱常常是主要风噪声源 (WHY？) 设计中A柱的圆角半径要尽量大，从而降低流动速度和分离流动的湍流强度 避免使用暴露的雨水槽 A柱与车门之间的辅助密封 6.3 设计特点 外后视镜影响A柱区域的流动，增加气动阻力 后视镜是高速流场中的钝体，风噪声水平较高 将后视镜安装位置尽量后移？ 外后视镜形状需要仔细设计来使风噪声最小化 转折处的圆角半径设置为3~5mm 避免开孔与开缝 可折叠式的后视镜的折叠缝隙需要密封 后视镜与车身的连接也需要密封 6.3 设计特点 从造型与空气动力学出发，需要较大的风窗角度 发动机罩与风窗之间没有气流分离区域来容纳雨刮器 将雨刮器藏在发动机罩后缘 一般不用考虑使用雨刮器时产生的风噪声，通常会掩盖在雨水撞击噪声与轮胎与湿路面之间产生的噪声中 6.3 设计特点 忽略天线的锥度，天线是简单的圆柱体形状 噪声源由于周期性的涡流产生——Karman涡 Karman涡——圆柱体的升力波动——偶极子声源 降低风噪声的方法是干扰圆柱绕流，标准方法是将天线上缠绕螺线 6.3 设计特点 不承载行李时，行李架的横向杆件会产生强烈的Karman涡 通过改变横向杆件的形状很难降低风噪声 添加螺线会影响使用功能 行李架属于造型部件，外观也很重要 设计时尽量降低Karman涡的强度 可以使用小尺寸风洞进行部件的风洞试验 将横向杆件截面设计成翼形是否有效？ 6.3 设计特点 车身与车门之间的缝隙是空腔噪声声源 A柱位置的缝隙尤其关键 B、C柱位置的缝隙也是潜在的噪声源 使用辅助密封 瓦式车门缝并不比平齐车门缝安静！ 雨水孔要仔细设计，避免导致直接泄露噪声途径 6.3 设计特点 设计侧窗和升降系统 侧窗密封需要三个密封边缘——侧窗外侧、内侧和边界 对于框架式车门，侧窗与车门之间需要密封良好 对于无框架式车门，侧窗与车身之间需要密封良好 框