汽车侧窗风振特性研究及控制
某产品轿车侧窗风噪的数值分析_杨坤
图7
左右侧窗测点 1 声压级比较
( 3 ) 为了提高中高频的噪声性能， 有必要更改 · 43·
技术导向
外后视镜及 A 柱的造型。
4
结语
轿 车的 风噪 计算 一 直 以来都是业内的一 个 难 题， 要 想 解决 此 难 题， 必须 建立 精 细 的几 何模 型、 准确捕捉边界 层 的 压 力 脉 动 及 湍 流涡 的 产 生、 剥 。 PowerFLOW ， 离和发展的 能 力 通 过 使 用 可 以对 轿车的风噪 进 行准 确 的 计算 分 析， 同时 其 优异 的
eq
落并敲击在侧窗产 生， 为 了保 证 分 析 的 精 确 度， 必 须能准确捕捉 到 细 小 的 分离涡 的 产 生和 扩 散， 所 以在几何模 型 处 理 要 将 车 辆 表 面 的 细节， 尤其是 A 柱、 外后视镜及 侧 窗 区域 的几 何细节 完 全 建立。 建立后的网格模型见图 1 。
数值分析的关键是其数值方式基于著名的格子布尔兹曼法( LBM) ， 并结合 了 RNG 湍 流模 型。这 种 方 式 能 精 确 捕 捉复杂模型的高雷诺数流动的基于时间的气动特性， 包括气动噪声， 频 谱 分 析 在 仿真 数据 上进 行。该 仿真 阐 述 了 该数值方法预测由复杂流动现象引起的湍流波动的能力， 介绍了先进的 视 觉 和 分 析 系 统， 用于 获 取 近 壁 流 场的 瞬 时现象。这些技术有助于识别车辆表面压力脉动产生的噪声以及在不同的流动工况下对噪声进行比较。
【Abstract】 Numerical analysis of side window wind noise of a car is conducted． The numerical results are obtained by the commercial software PowerFLOW． The simulation kernel of this software is based on the numerical scheme known as the LatticeBoltzmann Method ( LBM ) ，combined with an RNG turbulence model． This scheme accurately captures timedependent aerodynamic behavior of high Reynolds number flows over complex geometries，together with the acoustics． Spectral analysis is performed on the simulation data． This simulation demonstrates the capability of this numerical scheme in predicting turbulent fluctuations due to complex flow phenomena． Advanced visualization and analysis techniques to obtain further insight into the transient nature of the flow field in the near wall regions are introduced． These techniques help identify the noise producing pressure fluctuations on the vehicle and compare them for different flow conditions． 【关键词】 噪声 侧窗 汽车
某车型侧围异常振动分析与改善
某车型侧围异常振动分析与改善作者：江克峰,寇宇桥,谭伟来源：《汽车科技》2011年第06期摘要：针对某车型在侧滑门关闭和行驶过程中，车身侧围振动明显过大的现象进行试验和CAE分析。
找到了侧围振动过大的根源，并采取相应改进措施，将振动幅值降低到了主观评价可以接受的水平。
关键词：汽车；CAE；NVH中图分类号：U462.3 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2011）06-0052-04Analysis and Improvemet of a Light PassengerVehicle Location Structure Vibration IssueJIANG Ke-feng，KOU Yu-qiao，TAN Wei（DFAC Commercial Product R&D Institute，Wuhan 430057，China）Abstract：In the ET phase of the development of a light passenger vehicle，finding the roof and side structure stiffness isnot enough that the structure vibration exceed the target when the vehicle runing and closing door.Through a lot of NVH test and finite element analysis to find the reason of the issue aboved and re-design a new body structure to improve the structure stiffness. Finally，this problem was solved perfect.Key words：vehicle；CAE；NVH自从2009年《国家汽车产业调整和振兴规划》［1］中特别提到了“要突破汽车NVH技术”以来，整车NVH技术越来越受到生产厂商和广大消费者的重视。
风噪之风振噪声机理分析
1、风振噪声形成的机理
当行驶中的汽车的天窗或者车窗打开时，车内通常产生强烈的轰鸣声，这种噪声被称为风振噪声。
一辆开着天窗的车辆在气流中运动时，车身表面存在一层不稳定的气流剪切层。
剪切流遇到天窗前部边缘处，车身表面的漩涡脱离车身并随着剪切层气流往后运动，当漩涡碰到了天窗的后边缘时，漩涡就破裂，并产生了向四周扩散的压力波。
一部分压力波进入空腔，一部分压力波辐射到外面，还有一部分波反射到天窗的前边缘，形成新的漩涡再向后传递。
“漩涡运动-破裂-反射-再形成漩涡-破裂”这个过程以一定的频率反复进行，形成风振噪声的激励源。
当“漩涡运动-破裂-反射-再形成漩涡-破裂”的频率与空腔频率一致时就产生共振。
空腔共振频率（即风振噪声频率）取决于车速、空腔容积、开口形状和面积。
这种风振噪声频率很低，只有几十Hz ，人可以感觉到一股股脉冲不断袭来。
2、风振频率的计算
开窗的车身声腔可以看成是一个赫尔姆兹谐振腔，车厢空间就是谐振腔的容积，开口部分可以看成是谐振腔的连接管，开口面积就是连接管的面积，车内和车外的高度差就是连接管的长度。
赫尔姆兹谐振强的频率可以表达为
Vl
A c
f π2=
式中，V是腔室的体积；A为连接管的截面积；l为连接管的长度。
车辆排气系统模态和振动特性及组件敏感性研究
车辆排气系统模态和振动特性及组件敏感性研究车辆排气系统作为汽车的重要组成部分之一，除了发挥着排放废气的作用，还会影响车辆的性能和噪声体验。
研究车辆排气系统的模态和振动特性，以及组件的敏感性，可以为车辆的噪声、振动与精度方面提供重要的参考，有利于优化车辆设计和提高车辆性能。
首先，我们来了解一下车辆排气系统的模态和振动特性是什么。
说的简单点儿，模态就是在特定光滑周围，震荡频率最低且震荡模态比较单一的状态；振动特性就是对车辆排气系统施加外力后所产生的振动的性质和规律，例如桥架和腾纵梁的振动特性。
通常，车辆排气系统的振动会产生一系列的噪声，可能会影响车内的乘坐舒适度。
车辆排气系统的振动特性与其结构有关，排气系统主要由排气管、消声器和尾管组成。
排气管是由许多管道构成的，如果管道上出现谐振波，就会引起某些引起外界动态作用的短暂激烈振动，在驾驶过程中会产生强烈的噪音。
消声器通过包含一些吸音材料以降低噪音。
尾管主要作用是将废气从汽车的后部排出，通常不会影响车辆的振动性能。
除此之外，车辆排气系统各组件之间的敏感性也是需要研究的。
不同大小，使用材料不同的排气管，需要考虑其尺寸和形状的影响，例如在保证足够放气量的基础上尽量缩短减少发动机输出平台长度来提高车辆的动力。
消声器内填充了不同类型和密度的吸声材料，不同的填充方式，能够降低不同振动频率的噪音的输出。
为了研究车辆排气系统的模态和振动特性，目前多采用有限元法来进行数值分析，通过对输出的振动频谱进行计算，并比较不同组件结构之间的差异，来选取出最为合适的结构方案，如选取合适尺寸尽量缩短减少发动机输出平台长度，选择合理的吸音材料，并调整消声器内部的填充方式等，以达到最优的噪音控制效果。
综上所述，车辆排气系统的模态和振动特性，以及组件的敏感性研究，对汽车厂商优化车辆设计，提高车辆的整体性能、降低噪音、振动和精度方面提供了很大的帮助，让驾驶体验更加舒适愉悦。
在研究车辆排气系统的模态和振动特性时，需要考虑到许多因素，例如排气管的材质与厚度、消声器的填充材料与结构、尾管的长度等，这些因素都会对振动特性产生影响。
汽车风窗噪声及风振噪声的机理及控制方法研究
汽车风窗噪声及风振噪声的机理及控制方法研究作者：王玉春来源：《科学大众·教师版》2016年第03期摘要：随着车辆速度的不断提高以及其他噪声的有效控制，气动噪声已成为高速车辆的主要噪声源之一，严重影响了驾乘的舒适性，同时也对环境产生了极大的污染。
本文针对消费者最为关注的汽车风窗噪声和风振噪声以及噪声计算当中存在的问题提出了控制方法。
关键词：风振噪声；气动噪声；压力脉动中图分类号：U461.1 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2016）03-190-001本文旨在寻求精确求解气动噪声源的计算方法，分析风窗噪声及风振噪声的特性与产生机理，探索控制风振噪声的新方法，为降低车内噪声并提高乘坐舒适性提供可靠的理论依据及有效的研究方法。
为此，通过对二维圆柱模型以及三维后视镜模型的外部流场及声场计算，得出适合钝体模型外部气动噪声计算的亚格子尺度模型；为提高对近壁面流动模拟的精确度，引入壁面函数和准κ-ε-v2/LES混合求解方式，并将前者用于简易钝体模型的外部气动噪声以及汽车风振噪声计算，后者用于复杂形体——汽车的外部风窗噪声求解；针对传统天窗导流板存在的问题，提出了新型导流板，通过计算对该导流板控制噪声的机理进行了阐述，并通过风洞实验验证了该导流板的有效性；尝试采用主动控制的方法对天窗风振噪声进行控制；将本文所取得的成果应用到实际车型——“中气”轿车。
本文的主要研究内容如下：1.低马赫数下钝体模型的外部气动噪声属于宽频带噪声，主要由表面压力脉动所引起，而表面压力脉动是一种宽频带的压力脉动，其中低频部分由大尺度的涡引起，高频部分由小尺度涡运动引起。
而在大涡模拟当中，小尺度涡由于被模化（即所谓的SGS模型）而无法直接进行模拟，因此不同的SGS模型必然得到不同的压力脉动。
2.采用大涡模拟对汽车外部气动噪声计算时，由于车身表面复杂的分离流与再附着流，采用简单的壁面模型已经不能满足实际计算的要求。
某产品轿车侧窗风噪的数值分析
捉复杂模 型的高雷诺数流动的基 于时间的气动特性 ， 包括气动噪声 ， 频谱分析在仿真数 据上进行。该仿 真阐述了
该数值方法预测由复杂流动现象 引起的湍流波动 的能力 ， 介绍了先进 的视觉和分析 系统 ， 用于获取近壁流 场的瞬 时现象。这些技术有助于识 别车辆表面压力脉动产生的噪声 以及在不 同的流动工况下对噪声进行 比较 。
ｂ ｓｄｏ ｅｎ ｍ ｒ ａ ｓｈｍｅｋ ｏ ｎ ａ ｅ Ｌ ｔｃ －ｏ ｚ ｎ ｔｏ （ Ｂ ，ｃｍｂｎｄ ｗｔ ａ ａｅ ｎ ｔ ｕ ｅｉ ｌ ｃ ｅ ｎ ｗ ｓｔ ａ ｉｅＢ ｈｍａｎ Ｍｅ ｄ Ｌ Ｍ） ｏ ｉｅ ｉ ｎ ｈ ｃ ｈ ｔ ｈ ｈ
ＲＮＧ ｕ ｂ ｌｎ ｅ ｍｏ ｅ ．Ｔ ｉ ｃ ｍｅ ａ ｃ ｒ ｔｌ ａ ｔ ｒ ｓｔ — ｅ ｅ ｅ ｔａ ｒｄｙ ａ ｃ ｂ ｈ ｖ ｏ ｆｈｉｈ ｔ ｒ ｕ ｅ ｃ ｄ １ ｈ ｓｓ ｈｅ ｃ ｕ ａｅｙ ｃ ｐ ｕ ｅ ｉ ｄ ｐ ｎｄ ｎ ｅ ｏ ｎ ｍｉ ｅ ａ ｉｒｏ ｇ ｍｅ Ｒｅ ｎ ｌ ｕ ｅ ｌｗｓ ｏ ｅ ｏ ｌｘ ｇ ｏ ｔｉｓ，ｔｇ ｔ ｅ ｔ ｈ ｃ ｕ ｔ ｓ Ｓ ｅ ｔａ ｎ ｌ ｓｓ ｉ ｅ － ｙ ｏｄｓｎ ｍｂ ｒｆｏ ｖ ｒｃ ｍｐ ｅ ｅ ｍｅｒｅ ｏ ｅｈ ｒｗｉｈ ｔ ｅ ａ ｏ ｓｉ ． ｐ ｃ ｒ ｌａ ａｙ ｉ ｓｐ ｒ ｃ ｆｒ ｄ ｏ ｈ ｉ ｌｔｏ ａ ａ ｏ ｍｅ ｎ ｔ ｅ ｓｍｕ ａｉｎ ｄ ｔ ．Ｔｈ ｓｓｍｕ ａｉ ｎ ｄｅ ｎ ｔａ ｅ ｈｅ ｃ ｐ ｂｉ ｔ ｆｔ ｉ ｕ ｒｃ ｌｓ ｈ ｍｅ ｉ ｉ ｉ ｌ ｔ ｍｏ ｓｒ ｔｓ ｔ ａ ａ ｌ ｙ ｏ ｈ ｓｎ ｍｅｉ ａ ｃ ｅ ｎ ｏ ｉ ｐ ｅ ｉｔｎ ｕｒ ｕ ｅ ｔｆｕ ｔ ｔｏ ｓ ｄ ｅ ｔ ｏ ｌ ｘ ｆｏ ｐｈ ｎｏ ｎ ． Ａｄ ａ ｃ ｄ ｖ ｓ ｌｚ ｔｏ ｎ ｎ ｌ ｓｓ ｒ ｄ ｃｉ ｇ ｔ ｂ ｌ ｎ ｃｕａｉｎ ｕ ｏ ｃ ｍｐ ｅ ｗ ｅ ｍｅ ａ ｌ ｌ ｖ ｎ ｅ ｉｕａｉａｉｎ ａ ｄ ａ ａｙ ｉ ｔｃ ｎ ｑ ｅ ｏ ｏ ｔ ｉ ｕ ｔ ｅ ｎｓｇ ｔｉ ｔ ｈｅｔａ ｓｅ ｔｎ ｔ ｒ ｆｔ ｅ ｆｏ ｆｅ ｄ ｉ ｈ ｅ ｒｗａ ｌｒｇ ｏ ｓ ａｅ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓｔ ｂ ａ ｎ ｆ ｒｈ ｒｉ ｉ ｈ ｎ ｏｔ ｒ ｎ ｉ ｎ ａｕ ｅｏ ｗ ｌ ｎ ｔ ｅ ｎ ａ ｌ ｅ ｉｎ ｒ ｈ ｌ ｉ
侧风环境下汽车气动特性研究综述
侧风环境下汽车气动特性研究综述杨静【摘要】The aerodynamic characteristics of the vehicle in the crosswind environment have always been the focus and difficulty of vehicle aerodynamics research, and are of great significance for improving the handling stability and safety of the vehicle while driving. This paper introduces the research progress and results of automotive aerodynamic characteristics in crosswind environment, and introduces the existing vehicle aerodynamic model. Based on the commonly used research methods, the mechanism and research process of wind tunnel test and numerical simulation methods are analyzed. The development and research results of numerical simulation methods are emphasized. The research methods of automotive aerodynamic characteristics in crosswind environment are summarized and forecasted.%侧风环境下汽车气动特性的研究一直是车辆空气动力学研究的重点和难点,对提升汽车行驶时的操纵稳定性和安全性具有重要意义.文章介绍了侧风环境下汽车气动特性研究的进展以及最新研究成果,对现有的车辆空气动力学模型进行了介绍,并基于目前常用的研究方法,分析了风洞试验和数值模拟方法的机理及研究过程,着重阐述了数值模拟方法的发展及研究成果.对侧风环境下汽车气动特性研究方法进行了总结和展望.【期刊名称】《汽车工程师》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】4页(P14-17)【关键词】汽车;空气动力学;侧风;数值模拟;风洞试验【作者】杨静【作者单位】重庆交通大学【正文语种】中文汽车空气动力学作为流体力学的一个重要分支学科，近年来逐渐受到各大汽车厂商的高度重视。
汽车侧窗风振噪声特性差异研究
∗ 国家自然科学基金(５１７７５３９５ꎬ５１７０５１５０) 、湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室自主课题( ７３４２１５００２) 、国 家留学基金( 留金发 ２０１２[２０１３] ) 和湖南省教育厅优秀青年科学研究项目(１６Ｂ１４８) 资助ꎮ
１������ Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｆｏｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｂｏｄｙꎬ Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００８２ꎻ ２������ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｈｕｎａｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃꎬ Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０２０８ꎻ ３������ Ｄｏｎｇ Ｆｅｎｇ Ｐｅｕｇｅｏｔ Ｃｉｔｒｏｅｎ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｔｄ.ꎬ Ｗｕｈａｎ ４３００５６
关键词:侧窗风振噪声ꎻ道路试验ꎻ开启模式ꎻ特性差异
Ａｎ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｉｎｔｏ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ Ｄｉｓｃｒｅｐａｎｃｙ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｉｄｅ￣ｗｉｎｄｏｗ Ｂｕｆｆｅｔｉｎｇ Ｎｏｉｓｅ
Ｙａｎｇ Ｚｈｅｎｄｏｎｇ１ꎬ２ꎬ Ｇｕ Ｚｈｅｎｇｑｉ１ꎬ Ｘｉｅ Ｃｈａｏ３ꎬ Ｚｈｏｎｇ Ｙｉｑｉ１ꎬ Ｊｉａｎｇ Ｃａｉｍａｏ１ ＆ Ｚｈａｎｇ Ｑｉｄｏｎｇ１
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: ｓｉｄｅ￣ｗｉｎｄｏｗ ｂｕｆｆｅｔｉｎｇ ｎｏｉｓｅꎻ ｒｏａｄ ｔｅｓｔꎻ ｏｐｅｎｉｎｇ ｐａｔｔｅｒｎｓꎻ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｄｉｓｃｒｅｐａｎｃｙ
前言
随着车辆速度的不断提高和机械噪声( 如发动 机和传动系的噪声等) 得到较好的有效控制ꎬ气动噪 声问题 已 日 益 凸 显ꎬ 得 到 国 内 外 大 量 学 者 的 关
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万方数据
空气动力学学报
第３０卷
ｊ ｔ振
间，外部计算域的大小由计算模型所决定。一般用于 车辆外流场数值模拟的计算域为长方体。为使模拟 环境更接近汽车行驶的真实环境，计算域的宽度为计 算模型的７倍宽，高度为５倍高，长度为１１倍长（前 面３个车长，后面７个车长），如图４所示。压力脉动 接收点位于驾驶员耳旁，坐标分别为（１．６２５，一０．４８３，
３．１．２
笔Ｉ
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出 撂 萱
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侧冒打升位置／（ｏｏ）
图１１
左前窗不同开启位置时的脉动压力级
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｏｐｅｎ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｌｅｖｅｌ
ｏｎ
Ｆｉｇ．１ ｌ
ｐｅａｋ
左后窗开启
研究表明“后窗也是风振的主要来源，本文对后 窗开启时汽车的外部流场进行了仿真分析。获得了 驾驶员耳旁的脉动压力频谱图（图１２），其风振频率 与参考车型的道路试验相比仪相差ｌＨｚ．幅值相差约 ３ｄＢ。文章还对后窗玻璃开启的不同位置进行了分
２．武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉４３００７０；
３．武汉军械士官学校光电实验室，湖北武汉４３００７５Ｊ
摘要：在对参考车型进行道路试验的基础上，应用ＣＦＤ（计算流体力学）技术对豪华轿车的侧窗风振特性进行了 仿真分析，分析结果表明后窗的风振比前窗剧烈得多；考查了频率及其强度与车速、车内体积。侧窗开启位置，侧窗 开启数目的关系。根据风振产生灼机理。采用两种措施对后窗的风振ｊ莲行了控制．风振压力脉动最大痒低了９ｄＢ。
第３０卷第３期
２０】２年６月
空气劝力学学报
ＡＣＴＡ
ＶｏＬ ３０．Ｎｏ．３ ｊｕｎ．。２０１２
ＡＥＲＯＤＹＮＡＭＩＣＡ ＳＩＮｌＣＡ
文章编号：０２５８—１８２５（２０１２】０３～０２７７—０７
汽车侧窗风振特性研究及控制
汪怡平ｈ２，谷正气１，扬
雪３
（１．湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，湖南长沙４１００８２
力脉动，即风振。
强度与车速、车内体积、侧窗开启位置、侧窗开启数目 的关系。最后根据风振产生的机理，尝试了两种控制 措施，取得了较好的结果。
１
参考车型的道路试验
本文所开展的工作处于没有样车的开发前期。
汽车风振主要来源于天窗和侧窗，自２０世纪９０ 年代起，人们就开始关注天窗的风振，并取得了一系 列的研究成果【ｌ。Ｊ。随着研兖的深入，人口］开始对侧 窗的风振进行大量的研究。２００２年Ｓｏｖａｎｉ和Ｈｅｎ— ｄｒｉａｎａ［－１首次开展了乘用车侧窗风振特性的计算分 析，获得了与风洞试验非常吻合的结果。２００４年Ａｎ 等人¨１对ＳＵＶ的侧窗风振进行了仿真分析，分析了 车速、偏角、传感器的位置、车内体积以及开启不问侧 窗对风振特性的影响。２００５年Ａｎ等人【７Ｊ对ＳＵＶ 的后侧窗的风振特性进行了仿真分析，并采取了若干 措施来降低后窗的风振。 高档豪华轿车在车市中占有举足轻重的地位，是
空
气动
力学学报
第３０卷
窗附近的几个截面图进行分析。如图９所示．在图 中，截取左前窗打开的区域并采用“填充”格式显示压 力云图。同时，建立了另一个穿过后视镜平行截面。 且采用“透明”格式显示压力云图。“填充”格式压力 云图主要是显示Ａ柱（如图２所示）后剪切层的发展 情况，而“透明”格式压力云图主要显示的是后视镜的 尾涡。截面上交替出现的高低压正好说明了Ａ柱上 剪切层涡的脱落。剪切层撞击到Ｂ柱（如图２所示） 上．产生压力脉动并传人到车内。
内存）上进行，一个工况计算时间约４０ｈ。
２．７后处理
＿＿。：ｊ三÷‘三秽二Ｔｉ＿－２－二ｊ●二
图７左前窗开启时截面流线图
Ｆｉｇ．７ Ｓｔｒｅａｍｌｉｎｅ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ
ｗｉｔｈ
ｃｒｏｓｓ
整个后处理过程如图６所示。计算过程中记录 下驾驶员耳旁的压力脉动。从图中可以看出，在约 ｏ．６ｓ以前，流场还没有达到稳定，记录的数据波动非 常大，且没有规律。ｏ．６ｓ以后压力呈周期性变化且 比较稳定，截取１Ｓ～２ｓ的数据做ＦＦＴ变换，得到压 力频谱图。
ｏｎ
ｖｅｒｔｉｃａｌ
ｃｕｔ
ｐｌａｎｅｓ ａｒｏｕｎｄ ｏｐｅｎ ｆｒｏｎｔ ｗｉｎｄｏｗ
曲 乏 《 ．Ｒ 幽 需
在图１０中“填充”格式压力云图显示了通过后视
镜与驾驶员耳朵的水平横截面的压力云图，云图可以 清晰地看出后视镜的尾涡。“透明”格式的压力云图 显示的则是只通过Ａ柱的横截面的压力云图．从图 中可以看出人柱后涡流的产生以及发展。同时，高 低压的交替出现恰好说明Ａ柱后的剪切流以及后视 镜后的尾涡，而且在开１１的右Ｆ角处，Ａ柱后涡流与 后视镜的尾涡相遇并相瓦作用。通过对云图的分析 町以推测Ａ柱涡的脱落以及后视镜产牛的尾涡在前 侧窗开启时的风振中扮演着重要的角色。
关键词：计算流体力学；自激振荡；风振；侧窗 中圈分类号：Ｖ２１１．３ 文献标识码：Ａ
０引
言
反映一个国家汽车发展水平的重要标志。豪华轿车 在追求卓越的动力性和安全性以外，更注重乘坐的舒 适性。所以，对于豪华轿车来说，风振也是一个非常 关键的删题。本文利用ＣＦＩ）技术分析了某豪华轿车
的侧窗胍振压力脉动的频率与强度，考查了频率及其
件如下。
．１００ ．１５０ 日－２００ 宅－２５０ 餐一３００ 出．３５０ ．４００ ４５０ １２０
兽ｌｌｏ
臻１００
Ｒ
９０
黑８０
蕾７０ ６０
计算域入口速度：Ｍ一３０ｍ／ｓ，可一叫一０。 计算域上壁面和侧壁面为自由滑移壁面。 车身及内饰为无滑移壁面。 实际行驶车时，地面是不存在附面层的。为消除 计算中产生的地面附面层，地面采用移动壁面边界条 件［８］，且移动速度与来流速度相同。 ２．６计算 进行瞬态求解之前，首先利用Ｒｅａｌｉｚａｂｌｅ ｋ－￡进 行稳态求解，迭代大约５００次，然后把稳态结果作为 瞬态求解的初始值，由道路试验可知风振的共振频率 约为２０Ｈｚ，即涡的脱落周期为０．０５ｓ。本文进行瞬 态求解的时间步长为０．００２ｓ，即一个周期内有２５个 采样点，这足够捕捉风振的第一阶谐振频率。计算总 时间为２ｓ，由于流场有一个稳定的过程，在１Ｓ时才开 始采样。每时间步２０次迭代。计算采用商用软件 Ｆｌｕｅｎｔ完成，采用二阶离散格式和有界中心差分格 式分别对时间和空间进行离散。整个计算在ＩＢＭ
颠翠Ａｈ
∞
罢 巅 出 忆
发动机
０．７５３）、（１．６２５。０．３０６，０．７５３）．单位：ｍ。
图ｌ
Ｆｉｇ．１
驾驶员脑后的声压频谱图
Ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｓｏｕｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ ｒｅｃｏｒｄｅｄ ｉｎ ｔｈｅ
ｒｅａｒ
ｏｆ ｄｒｉｖｅｒ＇ｓ ｈｅａｄ
２数值计算
２．１基本方程和湍流模型 风振是由于涡的周期性脱落产生的。因此必须 对流场的瞬态特性进行分析。本文选用ＬＥＳ方法对 汽车瞬态流场进行仿真分析。 湍流计算的基本控制方程为过滤后的三维非定 常可压缩粘性Ｎａｖｉｅｒ—Ｓｔｏｋｅｓ方程，其控制方程如下：
随着车速的不断提高！以及机械噪声、轮胎一路面 噪声的降低，风噪声对整车噪声的影响愈来愈突出，
成为影响消费者选购汽车的一项重要指标，而风振
则是风噪声的重要组成部分。从空气动力学的角度 来看．自由剪切层结构如射流．混合层、尾迹涡流经开 口处（如大窗、侧窗）的时候。会产生复杂的湍流涡结 构，而这些涡结构则会产生频率很低而强度很高的压
霹一
蘸
，＿．．＿ｌ＿口
棚
析。分析结果表明后窗开启５（）％（图１ ３所示），风振 最强烈，这与开前窗刚好相反。通过对比前后窗开启 时的脉动Ｊ玉力幅值可以发现后窗的风振要比前窗强 烈许多，所以驾驶汽车时，建议尽可能少开后窗。
图９左前窗开启时竖直横截面上的压力云图
Ｆｉｇ．９ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ
ｃｏｎｔｏｕｒｓ
ＤＡＳ便携式数据采集前端。使用丹麦ＧＲＡＳ公司的 预极化传声器和前覆放大器。测试车速为８５ｋｍ．／ｈ。 如图ｌ所示为驾驶员脑后的声压频谱图。由图可知 风振发生在１７Ｈｚ附近，而且由风振引起的噪声值比
发动机噪声高出近３０ｄＢ。
＊收稿日期：２０１０一“一０２；
修订日期：２０１ｌ＿０７—０６
基金项目：国家商技术研究发展计划（８６３１（２００７ＡＡ０４２１２２）；中央高校基本科研业务费专项资金资助（２０１２一ＩＶ一０６８）；教育部长江学者与 创新团队发展计划（５３１１ ０５０５００３７｝；湖南省科技计划重太项Ｈ（０６ＦＪ２００１） 作毒簦介：扛性ｑ－（ｊ ９８４一）．男，淑南衡阳人．游雉，簿上，主要讲究方弼为汽ｔ气动嶂声，Ｅ—ｍａｉｌ二ｙｉｐｉｎｇｗａｎ９８４￥２４（蹲ｙａｈｏｏｏ ｃｏｒｎ．ｃｎ
连续方程
图２车身外形图
Ｆｉｇ．２ Ｃａｒ ｂｏｄｙ ｓｈａｐｅ
窖＋孥一０
ｄｆ ｄ工．
（１）
运动方程
图３内饰模型
Ｆｉｇ．３ Ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｍｏｄｅｌ
丢（伊，）＋砉（１Ｄ酊町）—一瓦ａｐ］一瓦３（卢蓦）一碧
（２）
式（１）、式（２）中，ＪＤ为流体密度；面和酊为过滤后的速
度分量；石为过滤后的压强；卢为湍流粘性系数；铂为
ｓｅｃｔｉｏｎ
ｆｒｏｎｔ ｗｉｎｄｏｗ ｏｐｅｎ
１２０］
——左耳
右耳
∞１１０１
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患ｓｏｒ
基７０ｊ
０ ２０ ３０ ４０ ５０ ６０ ７０ ８０ ９０ １００
３计算结果分析
３．１不同侧窗开启
频率／Ｈｚ 图８左前窗开启时驾驶员耳旁的脉动压力级
Ｆｉｇ．８ Ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｌｅｖｅｌ ｂｅｓｉｄｅ
为使控制方程封闭，采用涡旋粘性亚格子模型：
２．４网格划分
网格质量的好坏直接影响到计算结果的精度以
ｑ一÷ｍ艿。一一２卢，Ｓ。
（３）
及所耗用的ＣＰＵ时间。由于汽车外形复杂，考虑到 四面体网格良好的贴体性，计算选用四面体网格。整 个域内网格分为三层，靠近车体的网格较密，远离车 体的较稀，并对参数变化梯度大的敏感区进行局部加 密（如图５所示）。