车外翼缘仿生后视镜罩对气动噪声的影响研究

【摘要】汽车噪声，即汽车在道路上行驶时发出的令人不喜欢的声音，给人们的工作和生活带来消极的影响。作为汽车外部较大突出钝头体，车外后视镜后方尾流区内流场结构复杂，直接影响着车身表面压力分布，后视镜造型对轿车气动噪声有较大影响。国内外利用风洞试验和CFD仿真分析的方法做了大量关于汽车外后视镜气动特性的研究。风洞试验具有良好的精确度并且其实验现象与结果直观性的特点使其极具说服力，但由于实验条件所限，风洞实验在工程应用方面仍具有较大的局限性，如实验耗资大、周期长、必须在具备模型或实车的条件下进行、不能对整个流场给出详尽的描述等。与传统的风洞实验方法相比，CFD仿真计算方法具有投入费用小、开发周期短、复现性强等特点，并且易于可视化处理，方便得出流体计算域内任何坐标点的物理量值。风洞实验的种种弊端及仿真方法的一系列优势，要求我们在保证仿真方法可靠性的前提下，利用其进行工业设计与开发。结合国家自然科学基金项目(NO.51175214基于柔性仿生车外造型的汽车内部气动噪声分析与控制方法研究），本文亦从实验和仿真两种方法入手，对汽车外后视镜的气动特性进行研究。汽车后视镜噪声风洞实验在吉林大学风洞实验室进行，将后视镜固定在平板上，通过安装的传感器监测风速为100km/h情况下后视镜尾流区域8个测点的时均静态声压，经过FFT转化之后得到各频率对应的风噪值。建立相应的仿真风洞模型，进行仿真模拟计算，数值仿真瞬态求解采用大涡模拟方法，分别选择静系数、动系数亚格子湍流模型获得后视镜后方和实验相对应的各监测点的声压级。对比分析选择不同湍流模型获得的仿真数据和实验数据，发现动系数亚格子湍流模型能更准确对车外后视镜的气动特性进行模拟。在仿真方法确定的基础上，应用仿生降噪原理，将鸮翼后缘的气动降噪特征应用于后视镜罩改型，建立后视镜-平板仿真风洞模型，通过CFD计算，对比改型前后后视镜-侧窗区域附近流场、静压力分布情况，分析具有仿生鸮翼后缘造型特征的外后视镜对车外气动噪声的影响。模拟计算结果表明：应用仿生鸮翼后缘造型特征可有效降低车外后视镜的气动噪声。建立整车1:1尺寸几何模型，将翼缘仿生后视镜安装于整车模型，整车改型前后的气动特性仿真结果与后视镜-平板模型分析结果一致，进一步证明了具有仿生鸮翼后缘造型特征的后视镜的降噪效果。本文研究的结论对汽车造型和NVH设计具有重要的工程参考意义。
【作者】高长凤；
【导师】陈鑫；
【作者基本信息】吉林大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】车外后视镜；气动噪声；风洞试验；CFD；仿生降噪；鸮翼后缘特征；

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