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汽车冷却模块气动噪声数值分析与试验研究
| 论文题名： | 汽车冷却模块气动噪声数值分析与试验研究 |
| 关键词： | 汽车发动机;冷却模块;气动噪声;数值计算 |
| 摘要： | 汽车冷却模块是汽车噪声的重要来源之一，开发低噪声冷却模块对改善汽车声舒适性具有重要意义。冷却模块气动噪声由于与复杂流动紧密关联且所占比重最大，因此成为研究的重点和难点。针对传统设计方法成本高、周期长的问题，本文基于计算流体力学与计算气动声学理论，建立汽车冷却模块气动噪声数值分析的CFD/CAA分步耦合方法，分析气动声源分布及声传播特性，并进行相应的试验验证，为低噪声冷却模块开发提供理论指导。 首先，基于声类比理论确定冷却模块的主要气动声源类型为气流与冷却风扇叶片表面相互作用形成的旋转偶极子声源。基于涡声理论确定冷却模块近场气动声源的识别方法。 其次，利用风室试验装置进行气动性能试验以验证流场数值计算的准确性。在ANSYS CFX中利用重整化群κ-ε模型对冷却风扇单体和冷却模块整体进行流场稳态计算及对比分析。结果表明:换热器部件增加了冷却模块外部流场的不均匀性;气动性能计算结果与试验结果吻合较好，流场数值计算方法准确可行。 再次，基于涡声理论对冷却模块气动声源分布进行定性分析。结果表明:冷却风扇叶片前缘、护风圈顶部和叶片尾缘是冷却模块气动声源的主要集中区域。以冷却模块流场稳态计算结果为初场，采用基于动力Smagorinsky亚格子应力模型的大涡模拟进行流场瞬态计算，输出叶片表面压力脉动作为声源信息。 最后，在半消音室内进行噪声性能试验以验证气动噪声数值计算的准确性。在LMS Virtual.Lab中进行旋转偶极子声源等效，探究等效声源数量对冷却模块气动噪声求解精度的影响。采用间接声学边界元法进行声场数值计算与分析。结果表明:冷却模块空间声场低频段轴向偶极特征明显;进、出风口场点附近声压级最大;离散噪声突出明显而宽频噪声较小;场点总声压级随转速的增大而增大;出风口场点总声压级比进风口大;增加等效声源数量可以提高冷却模块气动噪声数值预测精度。气动噪声计算结果与试验结果吻合较好，验证了CFD/CAA分步耦合方法的准确性与可行性。 |
| 作者： | 王宽 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 朱茂桃 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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