汽车开窗风振噪声

2020-09-25 21:04:08·  来源:中汽中心空气动力学实验室  
 
当汽车在公路上行驶时,车内乘员之间可以进行正常的语言交流,而车窗开启后,产生风振噪声,车内噪声陡然增大,车内乘员不得不提高嗓门才能让对方听清楚。不仅如
当汽车在公路上行驶时,车内乘员之间可以进行正常的语言交流,而车窗开启后,产生风振噪声,车内噪声陡然增大,车内乘员不得不提高嗓门才能让对方听清楚。不仅如此,车内乘员长时间处于高分贝噪声环境中还会引起身体的不适,使人心烦意乱,引起疲劳,严重影响驾驶安全性及乘坐舒适性。
 
1、汽车开窗风振噪声可以分为两类:一类是天窗风振噪声,一类是侧窗风振噪声。风振噪声产生的原因是当天窗或侧窗开启后,车外流动空气与车内相对静止空气会在天窗前缘或者侧窗前缘产生剪切层,当车辆达到特定车速时,剪切层发生周期性的涡脱落现象,当涡的脱落频率与车内部空气的固有频率吻合时,发生赫姆霍兹共振现象,车内压力剧烈变动,产生开窗风振噪声。
 
图1 天窗区域Q准则分布图
 
图2 后侧窗区域速度分布图
 
2、经过国内外学者及工程师的不懈努力,汽车天窗风振噪声已经得到较好的控制,主要手段是在天窗前部添加扰流装置、控制天窗开度(天窗舒适挡)等。在天窗前部添加绕流装置的主要原理是扰流装置破坏了天窗前缘周期性的脱落涡,使流过扰流装置的气流能量减弱,减小车内气体的压力脉动,从而抑制车内噪声。其中应用最广泛的是天窗扰流板,现今应用于汽车上的扰流板主要有网状、开槽状等。
 
图3 网状扰流板[1]
图4 开槽型扰流板
 
侧窗风振噪声一直是汽车开发的难点,尤其是后窗风振噪声。主要原因为侧窗气流流动复杂。国外An等人对侧窗风振噪声做了许多研究,其中的方案如加大三角窗的角度、后窗中间添加立柱、B柱安装气流喷射装置等均能有效降低侧窗风振噪声。国内对于侧窗风振噪声的研究虽然起步较晚,但在侧窗不同开度组合、B柱添加绕流装置等方面做了许多研究。受造型、成本等因素影响,许多控制方案不能应用于实车开发,现今应用于实车中的方案主要是在三角盖板处添加扰流条,降低前侧窗的开窗风振噪声。
            
 
图5 竖直扰流条
图6 斜直扰流条
 
3、中汽中心空气动力学试验室对开窗风振解决方案:
中汽中心空气动力学实验室拥有优秀的专家团队及工程技术人员,在造型初期介入,通过数据校核有效规避后期开发风险;在造型阶段,拥有丰富的开发经验和仿真计算资源,控制开窗风振噪声的同时兼顾风噪、侧风稳定性等性能;在后期试验验证方面,中汽中心空气动力学实验室拥有世界先进的气动声学风洞试验室,为开窗风振噪声开发提供优质的试验资源。
 
温馨提示:相关研究表明,峰值声压级和风振频率都随侧窗开口面积的增大而增大(开窗透气时开小一点);任何侧窗开窗组合都比只开一个窗时峰值声压级要小,其中左后窗和左前窗组合开时效果最好(可以同时开前后窗)。
 
参考文献:
[1]Mohammed Meskine, Sivapalan Senthooran, et al. A Computational Approach to Assess Buffeting and Broadband Noise Generated by a Vehicle Sunroof[C]. SAE Paper 2015-01-1532.
[2]贺银芝,龙良活,杨志刚.轿车侧窗风振特性的风洞试验研究[J].汽车工程,2017,39(09):1011-1017.
[3]汪怡平.汽车风窗噪声及风振噪声的机理及控制方法研究[D].长沙: 湖南大学,2011.
[4]AN C F, PUSKARZ M, SINGH K, et al. Attempts for reduction of rear window buffeting using CFD[C]. SAE Paper 2005-01-0603.
 
End
编校:中汽中心空气动力学实验室
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