CAE方法在解决燃料电池轿车车内低频噪声方面的应用

摘要

由于石油资源的逐渐减少造成的能源危机和油价上涨，以及各国由于重视环境保护而提出更严格的低排放要求，包括燃料电池汽车在内的新能源汽车的开发近几年来已成为各大汽车公司的研发热点。另外，由于社会的快速发展，社会和消费者对轿车提出了越来越高的性能要求，尤其是汽车的NVH特性。本文结合国家863“燃料电池轿车”项目，以“超越三号”燃料电池轿车为平台，采用CAE方法与试验研究相结合的方法，对燃料电池车怠速工况下的车内低频噪声进行相应的研究。 本文首先对“超越三号”燃料电池轿车车身结构进行了模态分析，从分析看出，除了反映车身整体动态特性的整体模态之外，车身多处都出现了局部模态，这些局部模态是对车内低频噪声进行分析的依据。其次，建立了带座椅和不带座椅的车内空腔声学有限元模型，并对两种模型进行了声学模态分析，从分析结果看，第一，座椅模型对车内空腔的声学特性有影响；第二，每阶模态的声压最大值都集中在车内空腔的角落处，该结论为车内声学设计具有很好的指导意义。接着，分析了燃料电池的工作原理，对三种怠速工况下不同位置处的声压值以及主要工作部件的振动加速度进行了频谱分析，并基于车身结构的模态分析和车内空腔的声学模态分析结果，得出了车身局部变形部位和振动部件频谱与不同位置处车内噪声主要峰值频率的对应关系。接着，对车内不同位置处20～200Hz的声压频谱曲线进行了预测，其中，以试验测得的氢泵振动加速度谱值作为使用有限元法进行频谱响应分析的输入条件，并将其分析的位移输出，作为边界元法的输入条件，使用有限元法和边界元法相结合的方法对车内噪声进行了预测，并通过试验结果证实该方法具有较好的预测效果。最后，在ATV计算结果的基础上，使用单位激振力对车内声压频谱曲线进行了重新预测，确定了主要的峰值频率；针对这些主要峰值频率，对车身包围车内空腔的主要板件进行了声学贡献分析，制定了板件的修改意见并进行了验证，取得了良好的效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景以及意义

1.1.1汽车的NVH特性已经成为汽车研发的重要内容

1.1.2CAE方法在汽车研发领域的广泛应用

1.1.3新能源汽车研发成为重要方向

1.2国内外发展现状

1.3本文的学术构想与思路、主要研究内容

第2章车身结构有限元模态分析

2.1引言

2.2车身结构试验模态法简介

2.3车身结构模态分析有限元法及理论

2.3.1车身结构模态分析有限元法简介

2.3.2模态分析的有限元理论

2.4有限元模型模态分析

2.4.1车身有限元模型描述

2.4.2模态分析结果及分析

2.5本章小结

第3章车内空腔的声学模态分析

3.1汽车乘坐室声学模态分析预测和工程意义

3.2声学流体基础

3.2.1无衰减声波的控制方程

3.2.2衰减声波的有限单元分析

3.3声学模态分析的有限元法

3.4车内空腔有限元模型的建立

3.5声学模态计算及数据分析

3.6本章小结

第4章车内噪声试验及诊断分析

4.1燃料电池工作原理

4.2车内噪声试验

4.2.1试验目的

4.2.2试验描述

4.2.3试验结果及分析

4.3本章小节

第5章车内噪声声压预测及声学模型验证

5.1引言

5.2车内噪声预测方法及相关原理

5.2.1结构频率响应分析原理

5.2.2边界元法原理

5.3车内噪声声压预测的理论计算

5.3.1结构频率响应计算

5.3.2在SYSNOISE环境中进行车内声压预测

5.3.3仿真计算误差分析

5.4本章小结

第6章车身结构板件贡献分析及改进分析

6.1引言

6.2车身结构板件贡献分析的试验方法

6.3车身结构板件贡献分析的计算机模拟

6.4在sysnoise环境中进行车身结构板件贡献分析

6.4.1 sysnoise中的声学贡献量分析理论

6.4.2分析条件设定

6.4.3板件贡献分析

6.5板件修改方案的制定及分析

6.5.1修改方案的制定

6.5.2修改方案的验证

6.6本章小结

第7章总结与展望

7.1全文总结

7.2今后工作的展望

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果