汽车侧窗风振特性研究及控制

《汽车侧窗风振特性研究及控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据第30卷第3期20】2年6月空气劝力学学报ACTAAERODYNAMICASINlCAVoL30．No．3jun．。2012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4100822．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

2、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。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：A0引言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，

3、而这些涡结构则会产生频率很低而强度很高的压力脉动，即风振。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

4、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。但是该车的参照车型是已经面世的某豪华轿车，因此在进行计算仿真之前。

5、对参考车的后窗风振进行了实车道路试验。试验环境：一段高等级柏油路。天气晴，气温35℃，南风4m／s，环境噪声小于40dB。采用比利时LMS公司Test．Lab噪声测试设备，集成Test．1．ab7A试验分析软件系统与16通道SCA—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(

6、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(531105050037}；湖南省科技计划重太项H(06FJ2001)作毒簦介：扛性q-(j984一)．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yahooocorn．cn万方数据空气动力学学报第30卷∞罢巅出忆jt振发动机颠翠Ah图l驾驶员脑后的声压频谱图Fig．1Interiorsoundpressurespectraldensityrecor

7、dedintherearofdriver'shead2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：连续方程窖+孥一0(1)dfd工．运动方程丢(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；铂为亚格子尺度应力(subgrid—scal

8、estress，简称SGS应力)，它体现了小尺度涡的运动对所求解的方程的影响。为使控制方程封闭，采用涡旋粘性亚格子模型：q一÷m艿。一一2卢，S。(3)式中：a。为克罗内克系数；