汽车风振噪声预测方法与优化控制研究

摘要

汽车NVH是各大汽车主机厂高度关注与重点研究的领域，而风振噪声的控制控制的水平直接影响整车的NVH性能与水平，所以越来越受到各汽车主机厂和用户的重视与关注。然而，传统的风振噪声预测方法难于充分考虑车速、侧风及车窗开度等因素的综合影响，其模型的预测精度不高，计算效率偏低，给整车产品的风振噪声特性分析造成困难，制约了汽车风振噪声性能优化与提升的水平。因此，开展汽车风振噪声快速准确的预测模型及控制方法研究，具有重要的理论意义和工程应用价值。　　本文围绕汽车风振噪声预测方法与优化控制的关键问题，开展汽车风振噪声计算模型与分析、基于时变车速状态的风振噪声快速预测方法及应用、考虑车速-侧风耦合的风振噪声预测模型建模及应用、抑制前缘旋涡脱落的风振噪声优化控制方案，以及道路试验验证等一系列工作，论文的主要研究内容包括：　　①针对对现有风振噪声计算模型精度不高、效率较低的问题，基于简化车厢模型，构建了风振噪声计算模型的建模流程，探讨了湍流模型和瞬态时间步长对计算模型预测精度与效率的影响，确定了可用于实车验证的的IDDES(M/Δt2)计算模型，并经道路试验，验证了其有效性　　②针对传统预测方法难于分析时变车速下风振噪声特征和多车速下风振噪声特性计算效率低的问题，修正了IDDES(M/Δt2)计算模型进口边界，提出了时变车速风振噪声预测新的方法，其方法的有效性获得实车道路试验证；同时，分析了时变车速下的天窗风振噪声特性，探究了其与恒定车速下天窗风振噪声特性间的内在关联发现该预测新方法较传统预测方法具有快速预测之优势；继而开展了多车速下天窗舒适开度分析，弥补了现有天窗舒适开度研究未综合考虑车速影响的不足。　　③针对传统预测方法难于考虑车速和侧风综合影响的问题，构建了汽车侧偏法、合成速度法和合成速度分解法三种风振噪声侧风计算模型，并基于合成速度法-侧风计算模型和LHD-Kriging方法，构建了考虑车速-侧风耦合的风振噪声预测新模型，分析了天窗风振噪声的车速-侧风耦合影响，发现了风振噪声声压级峰值主要受车速与侧风沿车身纵向分量的合成速度影响，与侧风垂直车身方向分量关联度低等规律，探明了车速-侧风耦合影响机制，为风振噪声的侧风影响控制提供了新的思路与方法。　　④针对天窗风振噪声优化控制问题，提出了两种抑制前缘旋涡产生/脱落的风振噪声控制结构方案：1)考虑导流板选型及安装布置等因素，提出了流道-开槽导流板控制方案；2)考虑天窗前缘前端面、雨水槽及前横梁等结构特点，提出了基于前缘子空腔的新型控制结构方案；优选得到的导流板方案可有效改善实车天窗风振噪声性能；前缘子空腔优化方案可成功消除实车天窗风振噪声问题；计算与分析结果表明：创新的控制结构为改善汽车风振噪声问题提供了简单、实用、低成本的方案。　　论文形成了集高精度、快速预测、多因素综合影响分析和优化控制于一体的风振噪声性能正向研发体系雏形，可为汽车风振噪声的理论研究及工程应用提供参考和借鉴。

目录

1 绪 论

1.1 论文研究背景与意义

1.2国内外研究现状及问题归纳

1.3 论文主要研究内容及章节设置

2 汽车风振噪声计算模型与分析

2.1 流动模拟方法

2.2 风振噪声计算模型

2.3 计算模型分析

2.4 IDDES（MR/Δt2）计算模型实车应用及验证

2.5 本章小结

3 基于时变车速状态的风振噪声快速预测方法及应用

3.1 恒定车速下天窗风振噪声特征分析

3.2 基于时变车速状态的天窗风振噪声快速预测方法

3.3 快速预测方法在天窗舒适开度研究中的应用

3.4 本章小结

4 考虑车速-侧风耦合的风振噪声预测模型建模及应用

4.1 侧风模拟方法

4.2 天窗风振噪声侧风计算模型分析

4.3 基于 LHD-Kriging 方法的天窗风振噪声车速-侧风耦合预测模型

4.4 天窗风振噪声的车速-侧风耦合影响分析

4.5 本章小结

5 抑制前缘旋涡脱落的风振噪声优化控制方案研究

5.1 风振噪声控制方法概述

5.2 流道-开槽导流板控制方案设计

5.3 基于前缘子空腔的天窗风振噪声优化控制方案

5.4 本章小结

6 全文总结与展望

6.1 总结

6.2 论文主要创新点

6.3 展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读博士学位期间发表的论文

B.在攻读学位期间参加的科研项目

C. 学位论文数据集

致谢