汽车空气动力噪声

2、四极子声源与流场的平均速度8次方成正比
＋
＋
-
流场：呈双振荡状
＋
＋
声场：两极或四极
气动噪声特征（狭带，特定频率域产生的狭带域音）
1、边缘音
f ? 1 (i ? 0.25) U
4
L
i ? 0,1,2,???
U：流速
L
2、气动噪声特征（狭带）
2、空腔谐振声
f ? 0.6(i ? 0.25)U L
U :流速
a U
b
气动噪声特征 （广带，三维分离具有音域广的特性）
流场中实际存在的声源为以上各种声源的集合体，大部分是双极子 和四极子声源的集合体。根据相关研究，总结：汽车气动噪声声源的分 类，产生气动噪声的原因大体上包括三种，即密封不良、二维分离流动 以及三维分离流动，见表
气动噪声特征 （广带，三维分离具有音域广的特性）
（2）迹线要求流线明显，反映较低的风阻系数
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截面速度矢量图
涡流
截面的速度矢量图来看：减小气流的涡流区域，减小气流分离面
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进气噪声
1、进气系统 发动机是汽车的心脏，而进气系统则是发动机的动脉，也有人将进气系 统比喻为汽车的呼吸系统。进气系统的合理性直接影响发动机的性能、寿命， 从而影响整机的性能、寿命及环保性。 进气系统包含了进气歧管、进气门机构、空气滤清器。 空气滤清器一般由进气导流管、空气滤清器盖、空气滤清器外壳和滤芯 等组成。空气滤清器的功用主要是滤除空气中的杂质或灰尘，让洁净的空气 进入气缸。实践证明，发动机不安装空气滤清器，其寿命将缩短2/3。另外， 空气滤清器也有降低进气噪声的作用。
车内辐射的噪声 （3）渗漏噪声分两部分：1）以车身外部脉动流通过密封件形成的质量
流（单极子声源）其在渗漏噪声中占主导作用；2）缝隙气流分离（二维， 三维）产生双极子和四极子声源
对二维流动的干预
在天线上缠绕螺旋线
在天窗上装置合适材料 特性的双层密封条
对三维流动的干预
细节造型设计有助于降低后视镜区域的噪声。在一些轿车后视镜的设计上， 采用了凹槽、凸缘用以影响后视镜尾流，如图
计算结果-风阻系数
第一轮外后视镜
后视镜表面风阻 Cd=0.01238
第二轮外后视镜
Cd=0.01292
第二轮外后视镜表面的风阻略大于第一轮外后视镜，增加了约4.4%； 通常情况下，整车风阻在0.28～0.32之间，后视镜的增加量0.0006对于整车 风阻而言是个极小的量，可以忽略不计；
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计算结果-表面宽频噪声分布云图
第一轮外后视镜Leabharlann Baidu
第二轮外后视镜
? 第二轮后视镜外形在靠近车体的一侧圆角更大，使得该处气体流动更为
顺畅，从而减小了后视镜表面的气动噪声；
? 计算第二轮后视镜表面最大宽频噪声；
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流动迹线
迹线 外后视镜
（1）从迹线分布情况来看，为减小气动噪声，气流流经后视镜的气体从车体 侧面经过，不要再吹向玻璃，再附着在玻璃上。
开口部如车顶天窗，侧窗附近涡流产生频率 和驾驶室空间噪声频率大致相等，产生最大窗漏 噪声，多为车速在40→80km/h开始产生
气动噪声特征 （狭带）
5、振动噪声
f
?
Sr
v D
Sr：斯特劳哈尔数
v：气流流速
D：特征长度
流动通过圆柱时在下流产生规则的涡， 有该涡产生的噪声称为振动噪声，处于 b/a=0.2806稳定状态下的涡称为卡门涡
2、单极子声源与流场的平均速度4次方成正比。
＋
流场：呈放射状 声场：在球面上的均匀
一、流场中声源的分类
1、双极子声源：可以看做两个点源，其距离近但相位相反。（流场中有 障碍物，流体和物体产生不稳定的反作用力，双极子为力声源）。气流的准 二维分离的情况可看做双极子声源，如风吹电线，低速风过车身顶盖缝隙等。
气动噪声特征 （广带，三维分离具有音域广的特性）
（1）汽车表面的脉动压力：当汽车高速行驶，车身和周围的空气相对 作用，产生气流分离，涡流，涡流湍流相互作用，形成强大的脉动压力。
（2）汽车表面的脉动压力传递途径： 1）渗漏噪声：通过车身缝隙传播的噪声 2）穿透噪声：脉动压力作用与车身壁面诱发钣金、其他构件振动向
U
L :空腔特征长度
i ? 0,1,2,3
L
气动噪声特征（狭带）
3、亥姆霍兹共鸣
f? C
s
2? v(H ? 0.8D)
C：音速
S：断口面积
D：断口直径
V：断口容积
H：断口的长度
气动噪声特征 （狭带）
4、窗漏音
f? C
s
2? v(H ? 0.96 S)
C：音速
S：开口面积
V：驾驶室或车舱容积
H：开口口的长度
2、进气噪声产生机理
（4）进气阀门开启时，活塞由于上止点下行吸气，临近 活塞的气体分子以同样的速度运动，这样在进气管内产生一 个压力脉冲，随着活塞的继续运动，它受到阻尼；当进气门 关闭时，同样产生一个有一定持续时间的压力脉冲，于是产 生了周期性的噪声——脉冲噪声，其噪声频率成分主要 集中在200H以z 下的低频范围。
一、流场中声源的分类
1：单极子声源 2：双极子声源 3：四极子声源 4：实际存在的声源 5：壁面( 软、硬) 上的湍流边界层的声源
一、流场中声源的分类
1、单极子声源：可以看做点源，其由纯放射的运动压缩周围的流体，而 成的声源（媒质中流入质量和热量不均匀时形成声源）。如沸腾的开水，水 雷的爆炸，由于排气管很短，而声音在固体中波长远大于排气管长度，可看 成单极子声源。
2、进气噪声产生机理
（1）进排气噪声均属于空气动力噪声，由于气体扰动 以及气体和其他物体相互作用而产生的噪声称为空气动力 噪声 。直接向大气辐射的空气动力噪声包括：进气噪声、 排气噪声、冷却风扇噪声。
（2）发动机进气噪声是由进气阀周期性开闭而产生的 压力波动所形成的。
（3）进气噪声主要包括：周期性压力脉动噪声、涡流 噪声、气缸的玄姆霍兹共振噪声和进气管的气柱共振噪声。
2、双极子声源与流场的平均速度6次方成正比
流场：呈振荡状
－
＋
声场：两级相反
一、流场中声源的分类
1、四极子声源：可以看做两个相位不同的双极子声源构成了四极子声源， 其距离近但相位相反（媒体没有质量热量注入，由气体的粘性作用产生的辐
射声波）。气流的三维分离的情况可看做双极子声源。在高排气速度下，排
气管声源为4极子声源，高速情况下四极子声源比例大。 -
（1）流场中实际存在的声源为以上各种声源的集合体，由于三维分离 流动在汽车车速范围内（60→350km/h），气流分离点、面位置基本固定在 某特定的小范围内，气动阻力系数变化量很小！广带域音的声源几乎不受 车速变化影响。
（2）改善广带域音的方法可以是减小高速行车时，气流或能量的吸出， （车身局部形成较高负压力区，造成内流的吸出）减小车身缝隙，采用吸 音材料。