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原文传递汽车天窗气动噪音的分析与降噪

论文题名：	汽车天窗气动噪音的分析与降噪
关键词：	汽车天窗;气动噪声;统计能量分析;隔音降噪;大涡模拟
摘要：	汽车运行速度的提升，风噪会成为主要的噪声源，成为了驾驶员和乘客最反感的噪音，同时噪音是评价汽车舒适度和品质的重要指标。由于气动噪音中存在着声波和湍流波两种不同性质的载荷，根据其波数的不同将其分离;此外气动噪音的分布从几十到几千赫兹，每种分析方法都有各自的适应范围，因此采用有限元法和统计能量分析方法分别对汽车声腔的低频和中高频噪音进行预测。采用功率流法进行噪音贡献度分析后，并针对汽车天窗声学包进行优化。本文具体的研究内容包含: 　　首先将汽车用光学扫描仪获取点位的三角坐标，并将点拟合成曲线。将所得的数据采用1∶1的比例按照实车的数据进行建模，对气动噪音影响无关紧要的结构进行简化。采用Fluent模拟汽车时速为72km/h的运动过程，类比了气动噪音的仿真分析方法后，最终确定采用STTk-ω方法进行稳态加载，然后将稳态的结果作为大涡模拟的初始条件，并进行1000步仿真运算，获得汽车天窗的外部激励载荷。根据声波与湍流波的波数不同，采用波数分解法对将流场的脉动压力分解为湍流分量和声学分量，实现了不同特性载荷的分离，并得到了声学分量和湍流分量在不同频率下的能量大小。　　针对在200Hz以下的噪音，建立了适用于低频汽车声腔声压级预测的有限元模型，对湍流分量和声学分量进行加载，得到汽车声腔在低频下噪音的声压级。针对200Hz～4000Hz的中高频段噪音，建立的适用于中高频噪音分析的统计能量模型，该模型包含27个子系统和4个声腔子系统，用理论计算的方法分别计算统计能量模型子系统模态密度、内损耗因子和耦合损耗因子，将声学分量和湍流分量进行加载后，获得了汽车声腔在中高频段噪声的声压级。低频和中高频噪音衔接后，实现了声腔噪音在不同频段的响应分析。　　采用功率流法对不同系统之间能量的传递进行了仿真分析，得到了声学湍流分量和声学分量以及其他结构子系统对声腔噪音的贡献度。基于统计能量模型，对毛毡的吸声系数做了仿真分析，探究了厚度对吸声系数的影响;对汽车内前围、地板的声学包进行吸声系数的仿真分析。对隔音性能做了理论和仿真的对比，验证了统计能量隔音模型的准确性。针对天窗的声学包，以厚度作为变量，采用遗传算法以声学包质量和声腔的声压级进行双目标优化，寻得最优解后，实现了天窗的声学包轻量化和声腔降噪的目标。
作者：	王孟楠
专业：	机械工程
导师：	史冬岩
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2022