仿生非光滑结构对空腔气动噪声的降噪研究

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1、———————————————————————————仿生非光滑结构对空腔气动噪声的降噪研究———————————————————————————TheResearchoftheBionicNon-smoothStructurefortheCavityAerodynamicNoiseReduction作者姓名：凡兵专业名称：机械工程（车身工程）指导教师：张英朝副教授学位类别：工程硕士答辩日期：2015年5月30日摘要仿生非光滑结构对空腔气动噪声的降噪研究随着交通道路建设的进一步完善以及汽车工艺的不断发展，汽车的车速被不断的提高，而同时人们对汽车的舒适性和安全性也提出了更高的要

2、求。其中，噪声会让驾驶员产生疲劳，对人们的舒适性和安全性造成很大的影响，特别是气动噪声，它会随着速度的提升有很明显的增加。为了满足人们对舒适性和车速提高的要求，对气动噪声降低的研究就显得十分有意义了。本文针对汽车和高速列车中产生气动噪声十分明显的空腔结构作为研究对象，通过参考相关文献选取了典型的空腔模型M219作为研究的基础模型。通过数值模拟分析可以得到基础模型的噪声最大值以及空腔内气体流动的状态。在此基础上，本文工程仿生学的方法来选取仿生非光滑结构。具体应用了如下的两种方法来实现的:一是参考相关文献，选取已知的对于气动流场具有很好的改善作用的仿生非光滑结构，例如仿生非光滑V

3、型结构和仿生半球形结构；二是，根据空腔内气体的流动状态和空腔噪气动噪声的产生原理进行分析，再通过采用工程仿生的方法选取针对这一原理能实现对空腔流场改善的结构，如三角结构和弧形结构等。为了获得具有对空腔气动噪声能有效降低的优化方案，本文对同一仿生非光滑结构考虑了其添加的位置，主要是空腔前缘，空腔底部和空腔后端这三个位置。在对位置的探讨过程中，本文还考虑了单因素和多因素对空腔气动噪声降低作用的不同。此外，本文还考虑了仿生非光滑结构尺寸对空腔气动噪声降低效果的影响。另外，对于不同的仿生非光滑结构，本文也考虑了它们相互之间对气动降噪效果的影响。对于这些建立的优化结构，本文主要应用了数

4、值模拟的计算方法来进行相关的研究的。通过Star-CCM+软件中的LES-Fw-H的混合模拟方法，就可以得到各优化结构的声压级曲线，进而获得对空腔气动噪声具有最佳优化效果的方案。通过相关的流体计算软件的后处理功能，本文可以较好地得到这些仿生非光滑结构的降噪机理。本文通过对这些优化模型的数值模拟分析发现，各仿生非光滑结构确实可以在一定程度上改善空腔内气体的流动状态，这些对空腔内流体状态的改善效果在一定程度上能很好地降低其产生的气动噪声。本文所选取的仿生非光滑结构大都可以对空腔气动噪声取得很好的降噪效果，有很多优化结构可以实现7db的降幅。并且通过对这些I优化结构的后处理结果进行

5、分析，本文不仅获得了各仿生非光滑结构的位置及尺寸对降噪效果的影响，同时还通过建立综合优化模型，获得了不同仿生非光滑结构综合降噪的原理。关键词：舒适性，气动降噪，M219空腔，仿生非光滑结构，数值模拟，空腔降噪原理;IIAbstractTheResearchoftheBionicNon-smoothReductionfortheCavityAerodynamicNoiseReductionWiththecontinuousdevelopmentofroadprojectsandthefurtherimprovetoautomotivetechnology,thespeedofa

6、utomotivevehiclehasbeencontinuouslyincreased,thecar'scomfortandsafetyalsohavebeenhigherdemand.Inparticulartheaerodynamicnoise,itwillbeobviouslyincreasedasthespeedincrease.Meanwhile,theaerodynamicnoiseisaveryimportantautomotivecomfortfactor.Inordertomeettheincreaseforpeople'scomfortandspeedr

7、equirements,thestudyofaerodynamicnoisereductionisverymeaningful.Inthispaper,thestudyisfortheautomotiveandhigh-speedtrainsthattheaerodynamicnoisegeneratedsignificant.ThestudyselectedthetypicalcavitymodelM219modelasabasis.Themaximumnoiseofthebasismodelandt