《高速汽車外流場表面壓力譜解耦及氣動噪聲特性研究》是依託吉林大學，由楊博擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高速汽車外流場表面壓力譜解耦及氣動噪聲特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楊博
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在汽車開發的早期階段精確獲得氣動噪聲特性是進行降噪設計的前提，是當前機械工程學、流體力學和聲學等多個學科領域的研究熱點。本項目採用計算流體力學方法預測出簡化幾何模型和實車的非定常流動特性、氣動噪聲聲源位置以及表面壓力譜。通過低噪聲風洞實驗測量非定常流場、板件振動回響和氣動噪聲特性，驗證非定常流場和氣動噪聲聲源的數值仿真精度。進而採用波數分析方法，建立實車的表面壓力波數-頻率模型，將表面壓力譜解耦為湍流邊界層壓力譜與聲學壓力譜。根據解耦後的壓力譜，結合統計能量分析方法獲得車內氣動噪聲回響，再經風洞實驗驗證氣動噪聲傳遞的數值仿真精度。本項研究將建立一套在汽車開發早期階段預測氣動噪聲的數值仿真解決方案，提高汽車氣動噪聲數值仿真精度，有助於進一步闡明氣動噪聲產生原因與傳遞機理。研究成果為改進現有的汽車NVH仿真模型和指導降噪設計提供依據，並為提升汽車開發水平和產品質量提供重要支持。
結題摘要
本項目採用計算流體力學方法和風洞試驗技術，系統的研究了汽車外流場表面壓力和氣動噪聲特性，也對轎車內流進行了預研。分別針對平板固定簡化與實際汽車後視鏡模型、楔形體與後視鏡、縮小比例轎車模型、輕型客車以及轎車實車的關鍵區域進行了數值仿真與風洞試驗研究，獲得非定常流動結構與氣動噪聲頻域特性，建立了以子域數值仿真方法為核心的，適用於汽車開發早期階段預測氣動噪聲的仿真解決方案。對於平板固定簡化後視鏡模型，將仿真獲得的後視鏡表面壓力以及後視鏡周圍空間位置的氣動噪聲與文獻中的試驗值進行對比，顯示出子域數值仿真的結果與全流場數值仿真以及風洞試驗數據吻合較好。為研究後視鏡尾流在固壁表面產生的壓力脈動和氣動噪聲，分別對平板上固定實際後視鏡以及在楔形體上固定實際後視鏡模型進行了數值仿真與風洞試驗研究。子域數值仿真結果與風洞試驗對比也顯示出較好的一致性。採用簡化模型的研究方法對縮小比例模型的轎車外流場和氣動噪聲進行了數值仿真與風洞試驗，重點測量了側窗表面壓力與氣動噪聲。大渦模擬仿真結果與風洞試驗得到的氣動噪聲頻域特性吻合較好，論證了氣動噪聲子域數值仿真方法對複雜幾何模型的適用性。對輕型客車後視鏡與側窗區域進行了數值仿真，對比側窗區域監測點的氣動噪聲聲壓級，後視鏡尾流區監測點聲壓級最高，側窗氣流再附著區監測點聲壓級最低。後視鏡尾流區產生的氣動噪聲相對A 柱渦流區而言，在低頻區( 750Hz 以下) 更為明顯，二者在1000 ～ 2000 Hz 內的聲壓級較接近。由非定常後視鏡尾流氣流分離現象可見，如能設法削弱渦的脫落強度，會有利於降低氣動噪聲。對轎車實車風洞試驗中，採用無氣動干擾方式布置測壓孔和氣動噪聲感測器，獲得了轎車實車側窗表面的壓力分布與氣動噪聲頻域特性。子域數值仿真獲得的氣動噪聲頻域特性與風洞試驗結果一致，證明了本項目的研究方法適用於實車的氣動噪聲研究。另外對轎車HVAC管路和駕駛室內流的預研，為降低車內氣動噪聲提供了基礎。研究成果可為汽車NVH仿真模型供準確的仿真條件，有助於進一步闡明氣動噪聲產生機理。
