基于Proudman理论的宽带声源模型在轿车气动噪声源预测中的应用

Ｐ ＝ｔ（ ， ｏ、 ｐ ａ 。牛１
０
（） １
（） ２
对 于 ｋ和 ｓ 式 （ ） 可写 为 ， １又
Ｐ ＝ Ａ ０ 肘 ｓ
Biblioteka BaiduＰ．
＝
定性表达轿车模 型外流场流动状态 ， 气动阻力 系数计 算精度
可 以满 足 工 程要 求 ， 此 本 文 在 稳 态 下 采 用 双 方 程 ｋ—ｇ湍 因
是 与马 赫 数 的 ５次方 成 正 比的 ， Ｐ。Ｍ５ 即 ｃ 。
方案提供参考 ， 为产 品设计提供依据是可行的 。 并
在考 虑 湍 流 的 许 多 实 际应 用 中 ， 声 并 不 存 在 清 晰 的 音 噪 调 ， 声 能 是 在 一个 宽频 带 范 围呈 连 续 分 布 的 。在 这 种 宽 频 噪 噪 声 的 条件 下 ， 以 从 Ｒ Ｎ 可 Ａ Ｓ方 程 计 算 统 计 意 义 上 的 湍 流
的边 界 层 ， 中不 断 移 动 的 不 同尺 度 涡 和湍 流相 互 作 用 而 产 其 生 压力 的脉 动 ， 脉 动 压 力 与 流 场 密 切 相 关 ， 诱 发 车 辆 气 此 是
动噪声 的根本原因… 。研究表明 ： 车辆行驶 时气动噪声随速
度的 ６次方增长 ， 即使在 ６ ｍ ｈ的速度 下 ， 动噪声 已经 ０ｋ ／ 气
的关注 ， 噪声 水平 已成 为衡 量高速 车辆 质量 的重要 标 志之
一
１ 基 于 Ｐｏｄ ａ ｒｕ ｍ ｎ理 论 的 Ｌｌ ｙ宽 带 声 源 ｉｅ ｌ
模 型
１５ ９ ２年 Ｌｇｔｉ 提 出将流场和声场 分开处理 的 Ｌｇｔ ｉ ｈ１ ｈ １ ｉ — ｈ ｈ ｌ 比拟理论 （ ｅ ａｏｓｃ ｎ ｌ ｙ 。在 没作任何 简化和 ｉ声 ｌ Ａ ｒ ｃｕｔｓａａ ｇ ） ｏ ｉ ｏ 假定前提下 ，ｉ ｔｉ 将所有分析都建立在最基础 的层 次上 ， Ｌｇ ｈｌ ｈ ｌ
关键词 ： 车辆 工 程 ； 动 噪 声 ； 带 声 源模 型 ；ｒｕ ｍ ｎ公 式 气 宽 Ｐｏ ｄ ａ 中 图分 类 号 ：４ ３４ Ｕ ６ ． 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６ ７７ ２ １ ）５— ０ ４—０ １０ —００ （０ １ ０ ０ ５ ４
空 气 动 力 学 特性 下 的环 境 噪 声 污 染 控 制 日益 引 起 人 们
作为源项 ， 些源 项是 可 以通 过试 验或 计算 的途径 （ Ｎ 、 这 Ｄ Ｓ
Ｌ Ｓ甚 至是 利用 湍 流 模 式 理 论 ） 得 ， 认 为 声 场 是 声 源 所 Ｅ 获 并
产生的声波在静 止介质 中进行传播 。同时 ，ｉｈ ｉ 在分析 Ｌｇｔ １ ｈ１ 中指 出： 在通常情况下 ， 若马赫数足够小 ， 则流体的声能输 出
ｍａ 公 式 ， 出 了各 向同 性 湍 流 单 体 积 中所 产 生 的声 能 ： ｉ ｌ 导
１ ５
量， 并结合半经验公式和 Ｌｇｔｉ 气动噪声 比拟理论来解 决 ｉ ｈｌ ｈ ｌ
宽 频 噪 声 问题 ， 宽 带 声 源 模 型 中 的 Ｐｏｄ ａ 声 能 近 似 而 ｒｕ ｍ ｎ噪 公 式 用 于 预测 流 场 噪 声 问 题 的 方 法 在 国 内 外 某 些 领 域 已 得 到 一 定 范 围 的 应 用 和 验 证 “ｊ 由 于 稳 态 Ｒ Ｎ 。 Ａ Ｓ方 法 能 够
Ｐｏｄ ａ ｒ ｍ ｎ在文献［ ］ ｕ ９ 中利用 Ｌｇｔｉ 声 比拟理论推导 出 ｉ ｈｌ ｈ ｌ 各 向 同性 湍 流 中 声 能 公 式 。 １９ ９ ３年 Ｌｌ ｙｌ 将 公 式 推 导 中 ｉｅ ］ ｌ ｏ 原本忽略 的延迟时间微分项 考虑进去 ， 重新推导 了 Ｐｏｄ 并 ｒ — ｕ
明显地影响 到车 内 。但 当车速超 过 １０ｋ ／ Ｊ ０ ｍ ｈ时 ， 动 噪 气 声的影 响已超过其他噪声 ， 成为 主要 的环 境噪声 污染源 。
目前 ， 我 国 尚不 具 备 大 型 低 噪 声 汽 车 风 洞 试 验 的条 件 下 ， 在 使 用数 值 模 拟 方 法 预 测气 动 噪声 ， 风 洞 试 验 或 实 车 道 试 验 为
第３ ２卷
第 ５期
四 川 兵 工 学 报
２１ ０ １年 ５ Ａ
【 制造技术】
基 于 Ｐｏｄ ａ ｒｕ ｍ ｎ理 论 的 宽 带 声 源 模 型 在 轿 车气 动 噪声 源预 测 中的应 用
郑拯 宇
（ 庆 理 工 大学 重 庆 汽 车 学 院 ， 重 重庆 ４０５ ） ００ ４
摘要 ： 利用计算流体力学方程求解 的有 限体积法 ， 针对某轿车模型 ， 在定常 流下 采用双方程 ｋ— ｓ湍流模型对不 同工 况下整车外 流场模型进行数值仿真分析 ， 获得车辆附近流场的压力 、 速度 、 湍流动能 ｋ和湍流动能耗散率 ｓ等物理量 的分布特征 。在此基础上 ， 采用宽带噪声源模型 中的 Ｐｏ ｄ ａ ｒ ｍ ｎ公式对空气 动力 学特征下 的车体表 面噪声源分 布规 ｕ 律进行 了预测分析 。研究了沿车身纵 向和横向分布 的车体表面气 动声源 的表 面声功率级 （ Ｐ ） Ａ Ｌ 分布特 点 ， 分别 对 轮胎 以及侧 后视镜 、 天线等突 出部件的声源区的分布及其形成原因进行探讨 。
直 接 从 Ｎ 方 程 出发 导 出 ， 方 程 左 边 表 达 成 为 经 典 的 声 学 Ｓ 把 波 动 方 程 ， 把 所 有 偏 离 波 动方 程 的项 都 移 到 了 方 程 的右 边 而
。
当车辆高速行驶 时， 由于车身表面对周 围的空气流场产
生剧烈 的扰动 ， 流场在车辆表面形成一个具有 复杂气流状态
声 功 率级 为 １１ （ ） ０ｏ ｇ
ｉ ｒ
流模型 对不 同工况下整车外 流场模型进行数值仿真分析 ， 得到流场相关物理量分布特征 ， 在此基础上利用 宽带声源模
型技 术 中的 Ｐｏｄ ａ 能公 式 对 某 轿 车模 型 表 面 附 近 的 气 ｒ ｍ ｎ声 ｕ 度 ； 为模 型常 数 ； ＝ ｏ ｒ