车内声源空气噪声声学响应分析

摘要

本文应用有限元和边界元方法，研究由空气传入车内的噪声在车内声腔形成的声学响应，是目前汽车车内声学研究的一个重要方向，目前国内在该领域的研究工作还比较少。论文结合某轿车开发过程中由助力转向系统产生的空气噪声问题，研究该空气噪声在车内形成的声学响应，一方面研究空气噪声激励下车内声学响应的基本规律；另一方面，探索吸声材料对车内噪声影响，进一步充实汽车车内声学响应研究的内容。论文主要的研究工作包括：
　　 首先建立车内声腔声学有限元模型，用有限元方法研究车内声腔的声学模态。对有座椅和无座椅两种车内声腔模型进行模态分析并对比，结果表明有座椅的声腔模型各阶模态频率均降低，模态振型发生变化，说明了座椅对车内声腔模态的重要性，在车内声腔模型的建立过程中不能忽略座椅对模态的影响。在现有计算结果的基础上，进行了车内声腔的模态试验，试验结果验证了有限元模型的可靠性。
　　 针对实际工程应用中某型电动助力转向电机异响情况，对该型助力转向电机各工况下进行噪声振动测试，发现当发动机不运行时快速转动方向盘，得到的噪声信号主要集中在低频。而该低频信号在车内声场模态频率下产生共鸣，使得车内声场在各模态频率下声压级较高，从而影响乘驾人员舒适性。
　　 然后分别对有座椅的车内声腔模型在恒定声强声源和实测电动助力转向系统噪声激励下进行声场分析，得到两种工况下车内声腔的声学响应。结果表明车内声腔声学响应峰值频率与车内声腔模态频率密切相关，在峰值频率下，各观测点声压级大小与该频率下车内声腔模态振型有关。助力转向电机噪声在某些模态频率引起较大声压级的噪声，容易对乘驾人员造成不适感，与工程实际情况相符。
　　 在得到车内声腔声学响应的基础上，分析顶栅、前围板、地板等位置吸声材料对车内声场的影响。结果表明，相同材料在不同位置的吸声性能均不相同，且同一位置吸声材料对不同频率下噪声的吸声效果差别较大。仿真结果对车内噪声控制有一定的指导和参考意义。