基于Powerflow的某SUV车型气动噪声优化分析
1.背景介绍
气动噪声是汽车在高速路上行驶时车内高频噪声的主要成分，也是汽车NVH的主要性能之一。
后视镜整体和雨刮盖板与A柱部位的特征对侧风窗区域的流场具有很大的影响，从而影响舱内噪声。在造型冻结之前进行仿真分析，可以探索后视镜的多种安装方式和更广阔的设计空间。应用仿真计算方法可以大幅度减少项目前期的油泥模型成本和试验成本，缩短项目开发周期，仿真分析还可以清晰直观的显示出汽车周围的流场及噪声源分布情况，为后续改型优化提供参考依据。
2. 研究对象
2. 研究对象
本案例以某款SUV车型全细节几何模型为基础，机舱内冷却模块采用多孔介质处理，风扇叶片无转动，车轮无转动，地面为静止状态，底盘系统只参与流场计算，没有考虑其产生的噪声通过地板向驾驶室内透射的影响，在标准大气压下车速为120km/h，车辆无偏角。
3. 分析流程与方法
3. 分析流程与方法
仿真分析舱内噪声的基本过程如下图所示，首先在特定车速（一般为120KPH）的状态下计算车外表面的压力波动，压力脉动载荷作用于车身产生板件振动，同时也会产生若干噪声源，板件振动向车内辐射噪声，同时外部噪声源透射进车内，二者共同贡献了驾驶室内噪声。
图1 舱内噪声分析流程
本案列应用Powerflow（理论基础为LBM方法(Lattice Boltzmann Method)），并结合RNG湍流模型计算出Baseline模型的流动特性和噪声源的分布情况，获得风窗玻璃外表面的湍流压力脉动产生的dBmap和声学压力脉动产生的dBmap，以流场结果作为激励应用PowerACUSTICS中的统计能量法计算出舱内驾驶员人耳处的声压级，据此进行优化方案制定。
4. 计算结果
4. 计算结果
（1）Baseline模型计算结果
后视镜尾流、A柱尾流及部分来自于雨刮盖板分离的气流都是湍流强度较大的区域，这些区域会产生较强的风噪声。这表明后视镜造型及结构特征是需要优化的主要部件。同时对玻璃面板有重要影响的湍流也应该考虑优化。
（2）优化方案计算结果
通过Baseline分析可以清晰地找到噪声源，针对噪声源的强弱进行逐级优化，详细的优化流程如下。
Run02和Run04在全频率段内都有明显的降噪效果尤其在中高频率段最大降幅达到2dB，表明新的三角基座造型和后视镜脖从上向下减薄可以有效的控制气流，减少流动分离，降低能量损失从而降低舱内噪声水平。
Run03后视镜壳内侧外移在低于800Hz的低频率段基本没有明显的降噪效果，但是在中高频率段降噪效果明显，可以降低1.5dB左右，表明调整后视镜壳体造型，在一定范围内增大镜脖开口有助于改善后视镜的尾流，使其尾流作用在远离侧窗玻璃的区域，减少涡流对侧窗的直接冲击从而降低达到降噪作用。
Run05组合方案对降低舱内噪声效果尤为明显，在全频率段内都可以降低舱内噪声，尤其是在中高频率段内最大降幅达到3.6dB。
5. 总结
5. 总结
本案例应用Powerflow流体软件建立数值风洞，对某款SUV车的全细节几何模型进行后视镜风噪分析，并对Baseline的结果进行优化。
1. 后视镜尾流、A柱尾流及部分来自于雨刮盖板分离的气流均为湍流强度较大的区域，会产生较强的风噪声。
2. 针对Baseline的流场特性及噪声源分布情况，提出4个优化方案，其中降幅最大值达到3.6dB。
3. 采用Powerflow与PowerACUSTICS分析后视镜风噪声可以有效地预测及提高汽车气动声学性能，大幅降低风洞试验成本及油泥模型成本，并且可以缩短开发周期。
