2013年(第35卷第1期汽车工程AutomotiveEngineering汽车气动噪声外辐射声场的数值仿真牵郑拯宇1?,李人宪1(1.西南交通大学机械工程学院,成都610031;2.重庆理工大学重庆汽车学院,重庆4000542013018[摘要]从LighthiH声类比理论出发,将流体动力学技术与边界元法结合起来,在某轿车边界元模型中,导入流场边界脉动压力数据,并经转换和计算获得汽车表面附近的气动偶极子声源边界条件;采用直接边界元算法进行汽车气动噪声外辐射声场的数值仿真。结果表明:轿车表面的偶极子声源强度随频率增大而降低;在120km/h车速和2000Hz频率时后视镜附近声场的气动噪声声压级可达78dB左右;在同一频率下,轿车在纵向对称面上的气动声源辐射强度要大于地平面上的气动声源辐射强度。关键词:汽车气动噪声;偶极子声源;辐射声场;边界元法NumericalSimulationontheExternalRadiationSoundFieldofVehicleAerodynamicNoiseZhengZhengyul?2&LiRenxianl1.SchoolofMechanicalEngineering,SouthwestJiaotongUnivecsity,Chengdu610031;2.ChongqlngAutomobileCollege,ChongqingUnb口ersityofTechnology,Chongqing400054[Abstract]BasedonLighthillacousticanalogytheoryandcombiningboundaryelementmethod(BEMwithcomputationalfluiddynamics(CFD,thepulsatingpressuredataofflowfieldboundaryareinputintotheBEMmodelforapassengercal",andtheboundaryconditionsofaerodynamicdipolesoundsourcenearcarsurfaceareob-tainedthroughconversionandcalculation.AnumericalsimulationontheexternalradiationsoundfieldofvehicleaerodynamicnoiseisconductedbyusingdirectBEM.Theresultsshowthattheintensityofdipolesoundsourceoncarsurfacedecreaseswiththeincreaseoffrequency,thesoundpressurelevelofaerodynamicnoisenearrearviewmirrorsisuptosome78dBat2,000Hzwithavehiclespeedof120km/h,andatthesamefrequency,theradiationintensityofaerodynamicsoundsourceonthelongitudinalsymmetricplaneofvehicleislargerthanthat013horizontalplane.Keywords:vehicleaerodynamicnoise;dipolesoundsource;radiationsoundfield;BEM日!j吞气动噪声又称气流噪声。当汽车高速行驶时,周围的空气在汽车表面附近形成流动状态十分复杂的湍流场,而流场中的涡运动将在车身表面附近形成一种压力脉动,这种压力脉动是诱发汽车产生气动噪声的主要原因。研究表明:气动噪声是与车速的6次方成正比¨五1。随着车辆工程技术的发展,汽车其它噪声(诸如发动机噪声、传动系噪声等得到有效控制,而气动噪声则随着车速的不断提高而增强,并逐步成为汽车高速行驶时的主要噪声源之一。这种气动噪声对于轿车乘坐舒适性以及对高速公路周边的环境噪声污染等指标产生重要影响∞,5J。国内外学者已在相关领域做了大量的研究工作,并取得一定进展怕4J。但由于气动噪声是在+高等学校博士学科点专项科研基金(20100184110002、重庆市科委自然科学基金项目(CSTC,2008BB7341和重庆市教委科学技术研究项目(KJl00S11资助。原稿收到日期为2011年4月6口,修改稿收到日期为2011年9月22日。万方数据郑拯宇,等:汽车气动噪声外辐射声场的数值仿真,—里!二一个宽频带范围呈连续分布,故从实车实道现场采样数据中提取并分析气动噪声信号存在较大技术困难;静音风洞数量稀少、成本高;而目前相关的数值仿真技术则主要致力于车辆内部封闭空间的声场分析,或针对车辆外部流场中有限个离散点的噪声信号进行预测,或局限于选择某种基于稳态流场建立起来的宽带声源模型理论对车辆表面气动声源强弱的分布进行大致预判,而这些宽带声源模型在其理论推导过程中做了一系列必要的简化假设,忽略了湍流中涡旋在时间历程上对整体流场声能的影响,不仅精度不高,而且不能获得基于车辆表面气动声源的外辐射声场。上述研究均不能对车辆外部空间气动噪声场进行较为全面、直观的认识和理解。本文中从Lighthill声类比理论¨0。11o出发,利用气动偶极子声源原理,将流体动力学数值分析技术与边界元声场分析方法结合起来,在某轿车边界元模型中,导人流场脉动压力数据并转换成气动偶极子声源边界条件,采用直接边界元算法进行...
