汽车空调管路和乘员舱系统气动噪声CFD分析与研究

发布时间：2020-10-29 18:06

　　随着国民经济的增长,汽车行业得到迅猛发展,人们对汽车的舒适性体验等各方面要求也越来越高,噪声问题是影响汽车舒适性的主要因素之一。研究表明,车内噪声过大不仅对乘员间的沟通造成障碍,还会引起人的听觉疲劳,造成人注意力无法集中或者身心疲惫,甚至会影响汽车的行车安全,所以汽车行驶过程中的车内噪音是汽车生产厂家必须要克服的问题。在汽车工业发展这么多年过程中,随着技术的不断进步,伴随着汽车外部噪声的降低以及乘员室密封效果的提高,车内的主要噪音来源之一就变成了空调系统的气动噪声。所以说进一步对汽车行驶过程中的车内噪音进行降低的关键在于研究如何降低空调系统的气动噪声。通常情况下,空调气动噪声可以进行以下两种分类,一种是风机在运行时,在风机腔体造成的噪声,另一种是在风道传播过程引起的噪声。大部分研究人员认为造成风机噪声的原因在于风机自身的相关参数,例如叶形、叶片数等,并在实验研究中针对这些参数进行了最大优化,大大改善了风机引起的气动噪声;另一方面气流在风道传播过程也会有噪音产生,在研究人员的努力下,针对汽车空调出风管道的结构不断进行优化改良,对风道内的压降进行了大幅降低,使得风道的气动噪声特性得以改善。空调总成在装车以后,由于使用条件和试验环境的不同,因此研究独立的空调系统具有一定的局限性,倘若在研究独立空调管路的基础上,研究空调管路和乘员舱体的整体模型,更加贴合实际,也便于寻找其他影响人耳处气动噪声的原因。传统的试验方法开发周期长,耗费大量的人力、物力,计算流体力学(CFD)的出现解决了这一难题。研究人员们开始在汽车工程中引入CFD,可以通过计算机仿真技术建立相应的仿真模型来研究计算,在仿真模型中,由于脱离了实际系统,因此可以不受环境和实验条件因素的影响,对于流体运动状态的获取非常方便,并可以对噪声进行实时预测,可以明确研究方向,缩短研制周期,减少反复试验造成的浪费。本文具体的研究内容:针对某一乘用车的空调风道和乘员舱体整体作为研究对象,基于对流场和声场的基本理论分析,首先建立一种简化模型,对该模型进行数值模拟计算,结合风洞试验,选取重合性最好的Realizable k-ε湍流模型用于本文内部流场计算模型。然后通过直接计算气动声学法(CAA)和声类比法(AA)对比验证了AA法在计算本文噪声的可行性。最后建立空调管路和乘员舱系统仿真模型,对汽车驾乘室内部、空调出风口以及舱体内人耳所的流场和声场分布情况进行分析,基于上述流场和声场的分析,针对空调管路结构提出改进方案,经最优方案改进后,出风口和人耳处的总声压级均减少4dB左右。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.851
【部分图文】：

乘用车,增长率,市场

第 1 章绪论1.1 概述1.1.1 研究背景随着经济的增长和汽车工业的发展，人们对汽车的需求程度逐年增长，汽车的生造在这个过程中取得了飞速发展。我国汽车销量在 2005 年-2016 年之间平均年增长率15.47%，2005 年我国的汽车产量在全球汽车产量中的比例为 8.59%，到了 2015 年，数据以及飞速提升到了 26.99%，通过中国汽车工业协会发布数据相关资料显示[1]，2我国汽车生产量达到 2901.5 万辆，同时我国的汽车销售量为 2887.9 万辆，其中中国车市场实现了连续 12 年的销量正增长，如图 1.1 所示。自 2009 年以来，全球最大的消费市场已经由美国转为中国。

示意图,三维几何模型