车内高频气动降噪的方法技术

车内高频气动降噪的方法属轿车降噪技术领域，本发明专利技术包括下列步骤：1.测试车速与车内高频气动噪声的关系；2.确定噪声源的敏感区域；3.对敏感噪声区域光滑表面进行表面非光滑凹坑处理；4.进行整车的气动噪声分析；5.设计具有非光滑柔性凹坑特征的车用贴膜；6.将贴膜贴于噪声源的敏感区域。本发明专利技术能有效解决不同车型在不同频段的高频气动噪声降噪难题，对提高轿车乘坐舒适性和提高我国汽车自主开发技术能力有着积极的应用价值和现实意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属轿车降噪
，具体涉及。
技术介绍
现代轿车车内的噪声特性是影响轿车乘坐舒适性的重要指标。目前，车内的 NVH(Noise, Vibration, Harshness)分析与控制技术已经成为提高汽车乘坐舒适性的重要技术手段。针对于汽车的低频振动和泄露噪声分析与控制的技术手段已经比较成熟。例如来自于发动机和传动系统的低频振动、地面和轮胎的振动，以及白车身模态共振混响噪声等o随着轿车乘客舱的密封性和整车低频振动及模态优化技术的提高，轿车车内乘客舱的高频混响气动噪声已经成为消费者和技术人员关注的重点内容。车内高频气动噪声源主要包括有车外高频空气噪声的传入和车内声场的高频气动压力脉动输入等。在做好汽车乘客舱密封性的同时，优化车外气动造型避免高频气动嘯叫声和优化车身外表面特性降低车外高频气动压力脉动，是控制车内高频气动噪声源的有效手段。随着车速的提高，车身表面的流场湍流特性明显增强，引起车身表面的高频气动压力脉动特性加剧，使得车内声场的高频气动噪声成指数级增加。而人耳对高于1000Hz的高频气动噪声又十分敏感。尤其是在高速(大于80km/h)工况下，由车外后视镜和车身A 柱共同作用的车外高速空气湍流引起的车门玻璃表面高频非稳态气动压力脉动，以及前风窗玻璃表面、车门表面等的高频非稳态气动压力脉动，是车内乘客舱高频气动噪声的主要噪声输入源。而现有的车内高频气动噪声降噪技术，主要是优化汽车造型的气动特性，实现高频气动噪声的被动降噪技术。在车内增设声源寻求特定区域和频段的主动降噪技术，也处在研究应用阶段。在汽车造型的空气动力学特性研究领域，主动寻求新的控制方法和技术， 实现车内高频气动降噪，提高车内乘坐舒适性，还需要有进一步改进的新技术和新方法。
技术实现思路
由于轿车车门玻璃和前风窗玻璃等处的表面高频非稳态气动压力脉动是车内高频气动噪声的主要功率输入源。因此，对轿车的车门窗玻璃以及前风窗玻璃等采取声学改进措施，采用基于非光滑表面的降低车内气动噪声的新方法，贴上一种基于非光滑凹坑特性降低车内高频气动噪声的车外专用贴膜，对实现车内高频气动降噪有很好的效果。这种基于非光滑特性降低车内高频气动噪声方法，实现直接在高频气动噪声源表面，利用仿生非光滑表面原理，改善高速气流的流场特性，并能够高效地吸收和缓冲车窗表面的高频气动压力脉动声学输入，实现车内降噪的目的，改善乘坐舒适性。本专利技术包括下列步骤I.测试车速与车内高频气动噪声的关系，将气动噪声分析时速设定为70_120km/h;2.确定噪声源的敏感区域,包括车外后视镜、A柱表面、前车门窗玻璃、前风窗玻璃、车门外板、顶盖、翼子板、前挡泥板，其步骤包括2. I按整车实际尺寸建立几何模型，根据整车尺寸确定计算域，具体尺寸包括计算域出入口截面尺寸和计算域长度，计算域的选择车前方为二倍车长，车后方为六倍车长，车上方为四倍车高，车左右侧各为三倍车宽；2. 2建立流体计算模型，包括2.2. I模型简化去除车身内部复杂结构，忽略车身雨刮器、进气格栅、门把手、雨水槽、车灯、收音天线，忽略车身底部凸凹不平，将车身底部简化为平面，车体表面光滑处理为简单平面，忽略车轮的旋转运动，考虑轿车模型左右对称，也可采用轿车模型的一半进2. 2. 2单元选取车身表面应用三棱柱单元划分流体计算域，临近车身表面的范围应用四面体单元划分流体计算域，四面体外侧空间应用六面体单元划分流体计算域，若采用轿车模型的一半进行模拟，则需更改轿车模型纵向对称中心面为对称形式边界条件；2. 2. 3边界条件确定计算域的入口设置为速度入口，其气流速度为30m/s ;计算域的出口设置为压力出口，其出口压力为标准大气压；计算域壁面与车身表面设置为固定壁面；2. 2. 4进行稳态计算，对车外流场进行分析，确定噪声源的敏感区域，包括会产生强烈气流分尚的车外后视镜、A柱表面、前车门窗玻璃、前风窗玻璃、车门外板、顶盖、翼子板、前挡泥板；3.对敏感噪声区域光滑表面进行表面非光滑凹坑处理，凹坑为半球形或锥形，建立具有不同分布形式及不同尺寸的对比分析模型，引入宽频带噪声源声学分析模型；3. I进行稳态计算采用RNG k-epsilon模型对具有非光滑凹坑的表面噪声源敏感区域进行稳态计算分析，根据模拟结果判断非光滑凹坑的降噪能力；若降噪效果不明显， 则通过更改凹坑结构设计方案，修改仿真模型，对非光滑凹坑分布形式、尺寸和凹坑单体形式进行优化，降低气流分离，降低表面声压级以降低噪声，直至满足降噪要求；3. 2在稳态分析结果的基础上，进行整车瞬态仿真，瞬态仿真可应用分离涡模型 DES或大涡模拟模型LES，在敏感噪声区域表面均匀选取监测点，获得敏感噪声区域监测点压力谱，分析整车气动噪声激励，进行傅里叶变换，获得敏感噪声源激励的三分之一倍频程频谱；4.应用统计能量分析方法，建立统计能量分析模型SEA，进行整车的气动噪声分析，包括4. I简化结构轿车车身的复杂曲面以平面板、单曲面板和双曲面板子系统的形式表示；轿车车身的梁状结构以梁子系统的形式表示；结构中的细部特征细小的凸台、加强筋、工艺孔均作省略处理；4. 2确定整车板件及结构钢板、钢化玻璃、夹层玻璃的材料，其参数包括材料密度、弹性模量、剪切模量、泊松比、厚度；4. 3施加气动噪声激励、分析仿真结果，获得车内驾驶员耳旁的噪声水平；5.设计具有非光滑柔性凹坑特征的车用贴膜，贴膜正面设有凹坑，凹坑表面为半球形或锥形，凹坑呈均匀或非均匀分布，贴膜反面为平面，并涂敷丙烯酸酯胶粘结剂；半球形或锥形表面凹坑的参数如下5. I采用半球表面凹坑形式的非光滑贴膜时,半球形凹坑半径R为0. 5_3mm,贴膜厚度s为在半径R的基础上增加0. 5mm,凹坑间距I为IOmm ；5. 2采用锥形凹坑形式的非光滑表面贴膜时，锥形凹坑表面直径d为1-6_，锥形凹坑锥形角a为40度，贴膜厚度s为在锥形凹坑半径的基础上增加0. 5mm,凹坑间距I为 10mm ；5. 3确定凹坑深度，由下列公式计算 其中Re为车身局部表面的雷诺数；V为气体的时均速度；1为车身局部表面长度；u为空气粘度系数；t为车身贴膜的凹坑深度；6.将贴膜贴于噪声源的敏感区域，包括车外后视镜、A柱表面、前车门窗玻璃、前风窗玻璃、车门外板、顶盖、翼子板、前挡泥板。这种基于非光滑特性降低车内高频气动噪声的车外专用贴膜，使得车窗(或前风窗)成为贴膜与钢化玻璃(或PVB夹层玻璃)组成的多层降噪结构，这与普通民用钢化玻璃及普通夹层玻璃形式有根本的不同。普通的民用玻璃贴膜是在车窗普通钢化玻璃内表面及前风窗夹层玻璃内表面增加一层所谓的防紫外线隔热贴膜，其效果是与法规也有冲突的，而且其作用如何也难以评价。这种基于仿生非光滑特性降低车内高频气动噪声的车外专用贴膜，改善车身表面高速流场特性，并能够直接而高效地吸收和缓冲车身外表面的高频气动压力脉动声学输入。这种基于仿生非光滑特性降低车内高频气动噪声的车外专用贴膜，能够在车窗玻璃 (或PVB夹层玻璃)的基础上，在其外表面增加了一层新型凹坑表面特征结构。尤为重要的是，其主要降噪范围是大于1000Hz的人耳敏感听力频率范围。初步计算数据显示，特定结构参数的贴膜，能够实现在120km/h时的1/3倍频程中心频率降噪可达最大2 3dB(A)。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鑫，杨磊，刘力，耿小华，周俊龙，谢晨，高长凤，杨博，王登峰，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：