基於廣義積分規則的汽車NVH中頻問題計算方法研究

《基於廣義積分規則的汽車NVH中頻問題計算方法研究》是依託西南大學，由姚凌雲擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於廣義積分規則的汽車NVH中頻問題計算方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：姚凌雲
• 依託單位：西南大學

項目摘要

中頻(200-500Hz)問題是汽車NVH開發的一項重要內容，目前套用最廣的汽車NVH中頻計算方法是有限元、邊界元等離散法，存在精度低、模型質量要求高等缺點。為解決此問題，本項目首先擬將廣義積分規則引入有限元法中，針對考慮阻尼的汽車中頻聲場問題，利用廣義積分的靈活性重構系統矩陣，在有限元-無格線法、完美匹配層法的基礎上擬提出基於廣義積分規則的有阻尼汽車內、外中頻聲場有限元法與有限元-無格線法，並對其數值色散進行研究、評價。接著，本項目針對汽車中頻結構噪聲問題，利用廣義積分重構邊界元系統矩陣，在結構-聲場耦合理論基礎上擬提出基於廣義積分規則的汽車中頻結構-聲場耦合有限元-邊界元法，並深入研究其計算精度與效果。最後，本項目擬通過實驗對該方法的有效性進行評估，並將該方法套用至車內聲腔模態以及概念車身結構噪聲傳遞函式的計算中。本項目擬為汽車NVH中頻問題提供一種精度較高、工程適用性較強的計算方法。

結題摘要

目前汽車NVH中頻問題預測方法中有限元、邊界元等離散方法的數值色散明顯、對模型質量要求較高，且現有廣義積分規則的研究工作未考慮阻尼對數值色散的影響，如何研究一種新型數值計算方法具有十分迫切的現實意義。本項目主要研究：（1）研究基於廣義積分規則的有阻尼內、外中頻聲場有限元法，研究基於廣義積分規則的有阻尼車內聲腔中頻有限元法，同時利用完美匹配層法，研究基於廣義積分規則的汽車外聲場中頻有限元法。（2）結合廣義積分規則，對基於廣義積分規則的有阻尼車內、外中頻聲場有限元-無格線法進行研究，包括基於廣義積分規則的有阻尼車內中頻聲場有限元-徑向點插值法(FE-RPIM)和基於廣義積分規則的有阻尼車外中頻聲場有限元-徑向點插值法。（3）將廣義積分套用至汽車結構-聲場耦合計算中，研究包括基於廣義積分規則的汽車中頻聲場邊界元法和基於廣義積分規則的汽車中頻結構-聲場耦合FEM/BEM。（4） 為評價上述算法的有效性，針對聲固耦合系統不確定計算、車內聲場問題以及聲子晶體帶隙計算問題進行驗證，研究結果驗證提出理論的可行性和正確性。 通過項目研究得出以下主要結果與關鍵數據：(1) 找到了基於廣義積分規則的有阻尼系統的聲場有限元方法的積分點位置(積分點坐標為0.81344)，該積分點位置是通過遺傳算法尋找到最小色散誤差的位置，具有計算精度高、獲取方式簡單的特點；此外還找到了基於廣義積分規則的有阻尼系統的聲場有限元—最小二乘點插值方法的最佳積分點位置(積分點坐標為0.57497)；同時在聲子晶體帶隙計算中驗證了有效性；(2) 提出的外聲場問題計算的基於廣義積分規則的有限元--無格線法/完美匹配層法，通過數值試驗驗證了該方法在中頻外聲場計算具有比傳統有限元法的計算精度更高。(3) 提出的基於廣義積分規則的有限元-無格線法/邊界元法在結構-聲場耦合問題的計算中效果比傳統方法更好。