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轿车车内噪声的统计能量分析与研究

作　者: 冯真真
导　师: 张兆合
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 车辆工程
关键词: Fluent 车内噪声统计能量分析仿真噪声控制 Autosea
分类号: U467.493
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 242次
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内容摘要

汽车车内噪声特性是汽车乘坐舒适性的重要评价指标之一。日益激烈的市场竞争迫使汽车厂商都在努力缩短新车型设计与开始生产之间的周期,通过计算机仿真分析可以对噪声控制措施效果进行评估和预测。本文利用统计能量法对某国产轿车进行了室内噪声的分析。本文阐述了基于统计能量分析的车辆噪声分析中子系统划分的工程依据,以某国产轿车为研究对象,在其三维CAD数据的基础上,使用统计能量分析法划分此车型的结构子系统及声腔子系统,确定各子系统间的能量传递关系,建立起该轿车的统计能量分析模型。确定了轿车SEA模型中各结构子系统的材料及物理属性并计算了每个子系统的模态密度、内损耗因子、互相连接的子系统间的耦合损耗因子,将所得结果作为统计能量的模型输入参数。利用Fluent软件完成了轿车高速行驶时车身表面空气压力波动激励的CFD仿真计算,将所得激励值施加到每个子系统,利用统计能量分析软件Autosea对轿车的车内噪声进行了仿真分析。通过9次正交试验仿真得出轿车车身主要参数变化对车内噪声的影响。研究结果表明:前风挡角对汽车气动阻力影响最大,其次为前端盖角,最后是前上翘角及后风窗角。根据试验所得结果取最优组合,取后风窗角的值为35°,前风挡角的值为42°,前端盖角为20°,前上翘角为10°;A立柱附近存有强大的空气脉动压力,是产生车内气流噪声的主要来源。A立柱附近的空气脉动压力会通过风窗、前侧窗及固体传声的方法向车内传播;轿车在高速行驶时(车速为120km/h)车内噪声的主要来源是车身空气波动激励产生的噪声。将车身悬置处振动激励、动力总成悬置处振动激励、动力总成辐射声压激励及车身表面空气压力波动激励共同施加到轿车SEA模型中,分析预测了驾驶员和乘客耳旁噪声声压级。根据计算结果得出子系统主要的能量流,在此基础上提出有针对性的减振降噪措施,分析讨论了采用不同吸、隔声材料和阻尼材料对车内噪声响应特性的影响。主要研究成果有:对前围板施加隔音吸音材料可使前后上声腔声压级平均下降0.9~1.2dB,此降噪措施值得推广使用;对前后车门、侧围板处施加车身增强垫,可使车内前后上声腔噪声声压级在整个频段上都有所下降,大约下降0.5~1.5dB;轿车侧窗玻璃厚度的增加可降低车内噪声;对隔热墙施加阻尼材料降噪效果明显,在500~4000Hz内可使噪声级下降2~4dB;将隔热墙板厚增加为原来的2.5倍对4000Hz以下噪声控制很有效,使前后声腔声压级可降低1~3dB,对4000Hz以上噪声控制效果不好,不适于对高频段噪声降噪;对前后顶棚施加夹板后可使5000Hz以下频段噪声降低1.75dB,在5000~10000Hz频段内下降0.4dB;对衣帽架、后座隔板增加吸声材料和阻尼层可明显降低车内噪声,尤其对高频部分降噪效果显著;对发动机舱内壁添加阻尼材料可有效降低轿车室内噪声,使前后上声腔平均降低2dB;轿车车身材料的中层噪声材料及内层噪声控制材料厚度的选择并不是越厚越好,应该视具体情况而定;阻尼层的厚度及阻尼材料的选择对车内噪声的声压级水平影响很大,应该注意车身阻尼层的使用。本文的研究对如何应用统计能量法以及Autosea软件进行声振研究、如何有效地对轿车内室进行减振降噪有一定的指导意义及参考价值。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 课题的背景及研究的目的和意义  10-11
  1.2 国内外研究现状及分析  11-13
    1.2.1 国外在该方向的研究现状及分析  11-12
    1.2.2 国内在该方向的研究现状及分析  12-13
  1.3 课题研究的主要内容  13-15
第2章车辆的统计能量分析与建模  15-36
  2.1 统计能量的基本理论及工具  15-18
    2.1.1 统计能量基本理论  15-18
    2.1.2 统计能量仿真分析工具  18
  2.2 轿车统计能量分析模型的建立  18-23
    2.2.1 统计能量分析模型建立的原则  18-19
    2.2.2 轿车三维声振模型子系统的确定  19-21
    2.2.3 子系统物理属性的确定  21-23
  2.3 SEA 模型基本参数的确定  23-35
    2.3.1 模态密度的计算  23-27
    2.3.2 内损耗因子的确定  27-31
    2.3.3 耦合损耗因子的计算  31-35
  2.4 本章小结  35-36
第3章车外流场气动噪声的仿真分析  36-49
  3.1 车外空气压力波动激励的仿真计算  36-46
    3.1.1 轿车CFD 模型的建立及求解过程的确定  36-42
    3.1.2 不同车身造型CFD 的仿真计算  42-43
    3.1.3 结果分析  43-46
  3.2 空气波动激励对轿车室内影响的仿真分析  46-48
    3.2.1 波动激励谱在轿车SEA 模型中的仿真  46-47
    3.2.2 结果分析  47-48
  3.3 本章小结  48-49
第4章轿车SEA 模型其它输入激励的确定及应用  49-56
  4.1 发动机舱辐射声压的确定  49-50
  4.2 车身悬置处振动激励的确定  50
  4.3 动力总成悬置处振动激励的确定  50-51
  4.4 车内噪声的仿真及分析  51-55
    4.4.1 四种激励谱在轿车SEA 模型中的仿真  51-52
    4.4.2 声腔功率流的分析  52-55
  4.5 本章小结  55-56
第5章车内减振降噪与仿真分析  56-74
  5.1 车内噪声的控制  56-60
    5.1.1 轿车结构材料的隔声性能研究  56-58
    5.1.2 吸声  58-59
    5.1.3 阻尼减振技术  59-60
  5.2 减振降噪措施的选择  60-73
    5.2.1 车身子系统的局部改进  60-69
    5.2.2 车身整体材料的改进  69-73
  5.3 本章小结  73-74
结论  74-76
参考文献  76-80
攻读硕士学位期间发表的学术论文  80-82
致谢  82

轿车车内噪声的统计能量分析与研究

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