基于涡流控制的车外流场和气动噪声研究

发布时间：2020-05-24 16:26

【摘要】：作为一种方便的出行工具,汽车给人们的生活带来了巨大的好处。随着汽车行业的不断发展,汽车评价标准越来越受到重视。汽车的乘坐舒适性是一项重要的指标,而汽车在高速行驶时,车外会产生强烈的气动噪声,这种噪声会严重影响乘员的舒适性。控制和降低气动噪声水平是提高驾驶员和乘客舒适性的重要途径。本文采用涡流控制原理,在A柱、B柱、C柱和车顶上建立涡流控制结构-涡流发生器,采用数值模拟方法研究了其对汽车外部流场和空气动力噪声的影响。对国内外汽车外流场、车外气动噪声和涡流控制相关文献进行了深入阅读和归纳,对相关知识进行了学习,掌握了有关的理论与研究方法。在对本文进行仿真分析的过程中,稳态采用标准k-w湍流模型,瞬态采用大涡模拟(LES)方法。首先,参考相关文献,将涡流发生器建立在圆柱上,得到了气流绕圆柱的流线图,分析了涡流发生器对流场的控制机理。参考DrivAer模型相关风洞试验数据,对DrivAer模型进行了数值仿真,车身表面的压力系数与试验吻合较好,验证了仿真方法的准确性与可靠性。其次,在DrivAer模型A柱上建立垂直的、反向对称的、水平排列的涡流发生器,进行了仿真计算,并与原模型进行了对比。通过对比3种模型与原模型的前侧窗监测点总声压曲线,发现模型3具有良好的降噪效果。对比模型3与原模型的监测点处的1/3倍频程中心频率声压级曲线,发现模型3在大部分监测点有降低前侧窗声压级的作用。前侧窗区域流场的分析表明,涡流发生器的使用,使得A柱和前侧窗区域产生的负压值变大,使得层流提前转捩为湍流,使得涡流的消散变得缓慢,拉长了涡流的变化过程,减小了涡流的逆压梯度。在B柱上建立水平排列的涡流发生器,后侧窗声压级分析表明,模型4除了监测点2都具有良好的降噪效果,流场分析表明,涡流发生器的使用,使得流线与来流方向的夹角更小,气流更容易通过车身表面。在C柱上建立水平排列的涡流发生器,仿真分析表明声压级曲线基本一致,模型5降噪效果不明显。最后,在DrivAer模型车顶上建立与来流方向平行的涡流发生器,仿真结果表明,模型6涡流发生器的使用,在大部分监测点都有良好的降噪效果。后挡风玻璃区域流场分析表明,涡流发生器的使用,边界层厚度有所增加,使流经车身表面的气流,在接触到汽车后挡风玻璃表面有充分的缓冲区域,使得速度梯度变小,从而减小了压力脉动,降低了气动噪声。因此,在汽车车身外表面使用涡流控制结构-涡流发生器,使得汽车表面的气动噪声能够在一定程度上降低,车身外部的流场有所改善。本课题的研究对汽车外形设计及气动降噪具有一定的借鉴和指导意义。
【图文】：

流线图,后视镜,流线,湍流

的分类空间，空间的流动参数随时间和位置的变化均是位置和时间的函数，即：( , , , )( , , , )( , , , )v v x y z tp p x y z tT T x y z t ··························布位置可以划分为车身外部的流场、在驾驶车零件像发动机、变速器等的内部流场三种的是车身表面的流场，外流场的特性会对汽车外部流场的分析，能够理解车外重要的流后视镜-侧窗区域的湍流等。图 2.1 所示为后示该区域的湍流。

气动噪声,汽车

图 2.2 汽车外部气动噪声源噪声（Leak Noise）泄漏噪声主要是由于车辆外部气流与的，主要的位置是密封条的位置，主要原因是密封不够好的特性。噪声（Edge Tone）主要的形成因素是车身的外形设计，车身外部部位存在锐利的边缘或者凸出的部位，空气在分离而引起。噪声（Aeolian Tone）当流经汽车的气流流过圆柱或者像部产生的具有一定规律的涡流，这是由于卡门涡产生的气分离产生。对车外收音机的天线，一般是在上面缠上螺纹行李架属于造型部件，，可以采用仿生的方法来有效减少共鸣噪声（Cavity Noise），汽车在道路上行驶时，驾驶员车顶位置处的天窗，这时会形成一个空腔，空腔外部空气
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U491.1

【参考文献】