車輛高速行駛時(shí),氣動(dòng)噪聲是影響車內(nèi)舒適性的重要噪聲源,車身周圍的非定常流動(dòng)是產(chǎn)生氣動(dòng)噪聲的重要因素。一方面非定常流動(dòng)產(chǎn)生流體壓力脈動(dòng)直接作用到車身外表面,激勵(lì)車窗玻璃等振動(dòng),并向車內(nèi)輻射噪聲;另一方面非定常流動(dòng)本身產(chǎn)生氣動(dòng)噪聲,聲學(xué)壓力透過(guò)車窗玻璃和車身鈑金件向車內(nèi)直接傳遞噪聲。本文提出標(biāo)度律概念,用于描述和區(qū)別車身周圍流體壓力與聲學(xué)壓力隨車速的變化規(guī)律,并對(duì)風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行標(biāo)度律分析。結(jié)果表明:在給定工況下,汽車氣動(dòng)噪聲以偶極子聲源為主,車內(nèi)和遠(yuǎn)場(chǎng)聲學(xué)壓力的幅值與速度的3次方成正比,而頻率與速度無(wú)關(guān);前側(cè)窗表面流體壓力的幅值與速度的1.5次方成正比,頻率與速度成正比。 

【文章來(lái)源】：汽車工程. 2020,42(12)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

均衡湍流邊界層下壓力脈動(dòng)頻譜[1]

式中:Tij=ρuiuj+pij-c2(ρ-ρ0)δij為L(zhǎng)ighthill應(yīng)力張量;c為聲速;ρ為密度;ui為xi方向的流體速度分量;vi為xi方向的表面速度分量;δ(f)為狄拉克函數(shù);pij為壓縮應(yīng)力張量。上式等號(hào)右端第3項(xiàng)描述了運(yùn)動(dòng)物體表面排開體積產(chǎn)生的單極子聲源,單極子聲源屬于脈動(dòng)質(zhì)量源,比如汽車進(jìn)、排氣噪聲和泄漏噪聲。右端第2項(xiàng)描述了運(yùn)動(dòng)表面的偶極子聲源,偶極子聲源為硬質(zhì)壁面對(duì)臨近流體的非定常力產(chǎn)生的聲源,屬于脈動(dòng)力源,可以看成是兩個(gè)單極子聲源,常見為車身尾部及附件的渦脫落產(chǎn)生的噪聲以及分離流動(dòng)與車身相互作用產(chǎn)生的噪聲。右端第1項(xiàng)描述了運(yùn)動(dòng)表面外部區(qū)域中Lighthill應(yīng)力產(chǎn)生的四極子聲源,四極子聲源為大小相同、方向相反的剪切應(yīng)力產(chǎn)生的聲源,可以看成由兩個(gè)偶極子聲源組成,屬于脈動(dòng)應(yīng)力源,常見的為湍流剪切層產(chǎn)生的聲源。根據(jù)聲學(xué)相似理論,3種理想聲源的輻射聲強(qiáng)與速度的關(guān)系為

為了驗(yàn)證標(biāo)度律分析在汽車氣動(dòng)噪聲領(lǐng)域的應(yīng)用,本文中通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)量了與前側(cè)窗區(qū)域氣動(dòng)噪聲相關(guān)的重要評(píng)價(jià)指標(biāo),包括:遠(yuǎn)場(chǎng)聲壓、車內(nèi)聲壓、前側(cè)窗表面流體壓力脈動(dòng)。本次試驗(yàn)是在整車氣動(dòng)聲學(xué)風(fēng)洞中完成的,該風(fēng)洞最大風(fēng)速為250 km/h, 試驗(yàn)時(shí)風(fēng)洞為聲學(xué)測(cè)量狀態(tài),空風(fēng)洞在140 km/h時(shí)的背景噪聲小于58 dB(A),可以有效保證聲學(xué)測(cè)量的精度,試驗(yàn)測(cè)量對(duì)象為某款實(shí)車,試驗(yàn)中采用的基礎(chǔ)工況為:風(fēng)速為120 km/h,偏航角為0°。除此之外,還進(jìn)行了雷諾數(shù)掃略,試驗(yàn)中雷諾數(shù)的變化是通過(guò)改變風(fēng)速實(shí)現(xiàn)的,雷諾數(shù)掃略對(duì)應(yīng)的風(fēng)速掃略范圍為:80、100、120和140 km/h。試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)的布置如圖3所示。在前側(cè)窗外表面不同位置布置了3個(gè)表面?zhèn)髀暺?用于測(cè)量前側(cè)窗表面的流體壓力脈動(dòng),如圖3所示,前側(cè)窗表面的表面?zhèn)髀暺鞯牟贾梦恢眉骖櫫司哂写硇缘牟煌瑓^(qū)域,在主駕耳側(cè)位置布置人工頭,用于采集車內(nèi)聲學(xué)腔的聲壓信號(hào),后續(xù)分析中使用人工頭外耳測(cè)量數(shù)據(jù)展開。試驗(yàn)中在車身左側(cè),距車身中截面6 m、高度為1.2 m的位置布置了自由場(chǎng)傳聲器,用于采集遠(yuǎn)場(chǎng)輻射聲壓。本次試驗(yàn)中使用表面?zhèn)髀暺鳒y(cè)量前側(cè)窗表面的壓力脈動(dòng),由于聲學(xué)壓力的幅值遠(yuǎn)小于流體壓力,表面?zhèn)髀暺鞯臏y(cè)量結(jié)果可以近似為流體壓力,聲學(xué)壓力完全淹沒在流體壓力中。圖4(a)和圖5(a)顯示了車內(nèi)駕駛員外耳聲壓級(jí)和遠(yuǎn)場(chǎng)聲壓級(jí)的頻譜曲線(SPL～f)與風(fēng)速的關(guān)系。由圖可見,風(fēng)速基本不會(huì)改變聲壓級(jí)頻譜曲線的形狀,而只是改變了頻譜曲線的位置。其中,無(wú)論車內(nèi)還是遠(yuǎn)場(chǎng)聲學(xué)壓力脈動(dòng)僅幅值隨風(fēng)速的增大而增大,其頻率與風(fēng)速無(wú)關(guān)。


本文編號(hào)：3372270