车门尺寸偏差对风噪声性能影响关系研究

发布时间：2017-09-22 15:35

  本文关键词：车门尺寸偏差对风噪声性能影响关系研究

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【摘要】：车门作为整车中常开闭的关键功能部件之一,其系统设计的复杂性导致车门在制造装配过程中不可避免的会产生尺寸偏差。车门尺寸偏差不仅影响到车身的外观效果,更直接影响到整车的质量和性能,导致密封性恶化及高速行驶空气动力噪声(风噪声)的增加。汽车噪声是整车的重要性能指标,所以,噪声控制一直是汽车工业发展的一项重要课题。其中风噪声问题是客户经常抱怨的一种汽车故障；随着高速公路的发展,人们在高速中行驶的时间越来越多,长时间处于这种噪声环境中容易使人疲劳和烦躁,严重影响了驾乘的安全性及舒适性。其中风噪声产生机理及控制也是一项非常复杂的课题,尤其在汽车设计阶段就必须对风噪声进行预估与分析。本文针对车门制造装配过程中尺寸偏差与风噪声的工程实际问题,通过分析车门尺寸偏差对风噪声形成机理,对车门尺寸偏差与风噪声性能关系及其噪声特性展开试验及数值模拟研究。作为噪声信号处理基础,首先,介绍了信号处理基本理论与方法,重点介绍了本文所运用的快速傅里叶变换(FFT)方法及数字滤波技术。在噪声试验开展之前,先对车门尺寸偏差与整车气密性关系进行了试验分析。其次,利用德国米勒贝母公司开发的BBM振动噪声采集系统及分析软件PAK,进行了实车道路试验,采用高速行驶关闭发动机滑行方法对车内风噪声进行测试,测试过程对实时信号进行采集及必要处理,通过对时域数据分析后进行快速傅里叶变换,并采用A计权总声级及A计权1/3倍频程频谱对车内风噪声信号进行具体分析。该试验结果表明,道路风噪声测试试验对于评价风噪声的可行性。研究得到了车门密封性对车内噪声的贡献及高速行驶不同工况的多种车门尺寸偏差形式下与车内风噪声的关系,并确定车门偏差引起的噪声频率特性及主要分布特征。最后,结合气动声学理论知识,利用流体动力学软件FLUENT通过数值模拟的方法对汽车车门偏差车外气动噪声特性进行研究。数值模拟基于大涡模拟(LES)和莱特希尔(Lighthill)声类比理论,建立了车辆仿真模型,通过标准k-ε湍流模型进行稳态计算,得到了静压力和声功率级在车身侧面的分布云图；考察了气动噪声声功率随风速的变化关系,其趋势与偶极子源声功率随速度的变化一致；此外,运用大涡模拟与FW-H方程结合的方法进行瞬态气动噪声数值模拟,得到了车门偏差引起的气动噪声声压级频谱分布。通过对车门不同面差形式的总声级进行对比,得到车外气动噪声随车门面差变化的规律。在新车型开发的早期阶段为评价气动噪声水平并为主动降噪设计提供参考,为车门的尺寸公差设计和制造质量控制提供借鉴。
【关键词】：风噪声 信号处理 道路试验 大涡模拟 车门尺寸偏差
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.834
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景和意义10-11
• 1.1.1 课题研究背景10-11
• 1.1.2 研究目的和意义11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 车身尺寸偏差控制研究概述11-12
• 1.2.2 汽车气动噪声研究现状12-16
• 1.3 本文主要研究内容16-18
• 第二章 噪声信号处理及风噪声评价参数18-29
• 2.1 信号处理基础18-25
• 2.1.1 离散傅立叶变换DFT18-19
• 2.1.2 快速傅里叶变换FFT算法19-21
• 2.1.3 泄露问题21-22
• 2.1.4 窗函数22-23
• 2.1.5 数字滤波技术23-25
• 2.2 噪声重要评价参数25-28
• 2.2.1 计权及声功率级25-26
• 2.2.2 1/3倍频程26-27
• 2.2.3 平均方式27-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第三章 车门尺寸偏差风噪声形成机理及气密性分析29-38
• 3.1 车门尺寸公差设计29-30
• 3.1.1 车门尺寸公差设计要求29
• 3.1.2 车门尺寸偏差的主要影响因素29-30
• 3.2 车门尺寸偏差风噪声形成机理分析30-33
• 3.2.1 风噪声声源构成30
• 3.2.2 车门尺寸偏差风噪声形成机理分析30-33
• 3.3 车门尺寸偏差对气密性影响试验分析33-37
• 3.3.1 车门面差与气密性关系试验33-36
• 3.3.2 车门密封性与车内噪声关系试验36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 车门尺寸偏差与风噪声关系的试验研究38-55
• 4.1 试验的目的38
• 4.2 测试设备38-39
• 4.3 试验步骤39-44
• 4.3.1 试验场地39-40
• 4.3.2 噪声试验方法40-41
• 4.3.3 试验测点布置41
• 4.3.4 车内风噪声试验41-44
• 4.4 试验结果与分析44-54
• 4.4.1 发动机与轮胎/路面噪声44-45
• 4.4.2 车门偏差不同形式下对车内噪声影响频率特性分析45-48
• 4.4.3 车门不同偏差形式下多种工况测试分析比较48-49
• 4.4.4 车门面差对车内不同测点噪声影响关系49-51
• 4.4.5 车门不同面差的车内声压级随时间(速度)变化关系分析51-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 车门面差对气动噪声影响的数值分析55-74
• 5.1 气动声学基本理论55-59
• 5.1.1 流体运动基本控制方程55-58
• 5.1.2 Lighthill-Curl理论58-59
• 5.2 数值模拟方法研究59-61
• 5.2.1 直接数值模拟方法(DNS)59
• 5.2.2 大涡模拟方法(LES)59-60
• 5.2.3 雷诺时均模拟(RANS)60-61
• 5.3 车门面差外流场的计算61-66
• 5.3.1 几何模型的建立61-62
• 5.3.2 计算域的确定62
• 5.3.3 网格的划分62-63
• 5.3.4 测点布置63-64
• 5.3.5 边界条件的设置64-65
• 5.3.6 计算方法65-66
• 5.4 计算结果及分析66-72
• 5.4.1 车门面差对静压力的影响66-68
• 5.4.2 车门面差对声功率级的影响68-71
• 5.4.3 瞬态模拟分析71-72
• 5.5 本章总结72-74
• 第六章 结论与展望74-76
• 6.1 主要研究工作和结论74-75
• 6.2 不足之处及进一步研究展望75-76
• 参考文献76-79
• 致谢79-80
• 攻读学位期间的研究成果80

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