汽车气动噪声的数值模拟分析
随着车辆性能的提高及高等级公路的建设,车辆的速度越来越快，车辆外流场的气动噪
声以车速的 6 次方的数量增长。因而，当车辆的其它噪声得到有效的控制后,车辆的气动噪
声就变得尤为重要了。70 年代，研究人员发现,车速为 70km/h 的情况下,气动噪声的范围为
62~78dB,而在速度为 110km/h 的情况下,气动噪声的范围达到 80~90dB。新的研究表明,车
速超过 100km/h,气动噪声对车外噪声的影响己超过了其它噪声。
数值模拟方法可在新车
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
初期的造型阶段进行气动噪声的预测，为选型及造型参数修
改提供依据，从而可以较早地得到较理想的产品，避免产品缺陷。文章以一款车型为例进行
了气动噪声的数值模拟。
1 湍流模型的选择
气动噪声模拟可以选择几种不同的数值方法，大涡模拟可以得到精确的模拟效果，但要
求生成的网格质量好，计算比较耗时。在产品设计的初始阶段，往往需要噪声的大致分布情
况，基于模型的噪声源方法可以解决这一问
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
。
模型的湍流动能输运方程：
湍流动能耗散率输运方程：
2 模型网格的划分和计算域的建立
模型是在 CATIA 软件上建立的，然后导入 ICEMCFD 软件中进行网格划分。为了提高
计算的效率，对模型的底部进行了简化处理。
根据经验，流场仿真计算所取的计算域到达一定的大小时，汽车的流场就不再受计算域
大小的限制。假设汽车模型长为 L，宽为 W，高为 H，则计算域的取法为汽车前部取 3L，
侧面取 4W，上部取 5H，汽车后部取 7L。
为了解决汽车求解域大，网格数目多的难点，按照离车身的距离不同，网格的大小也不
同：离车身近的区域网格划分比较密，使之能够清楚的表现车身表面附近的细致情况。而远
离车身的区域，网格可以适当的稀疏，以减少网格的数量，节约计算时间。最终网格划分结
果如图 1 所示，网格数 1369839。
3 边界条件
1)入口边界。入口边界为速度边界。
2)出口边界。出口边界为压力边界。
3)地面边界。
假设汽车行驶的工况：在静止的空气中（无风条件下）、平直的路面上等速直线运动。
这样，汽车与地面，汽车与空气的相对速度均为汽车行驶速度。这种工况在计算机上进行模
拟，通常用均匀气流流过汽车模型来模拟行驶的汽车相对于静止的空气运动，显然这导致了
附面层问题：运动的气流在静止的地面会产生附面层。而实际汽车行驶时，地面附面层是不
存在的，只存在车身表面的附面层。为了消除在计算机模拟中的地面附面层的影响，在计算
模拟时采用了移动壁面边界的做法。
4）纵向对称面。对称边界。
5）顶面和侧面。静止壁面边界条件。
4 计算结果与分析
由于车速超过 100km/h，气动噪声比较明显，所以我们选择车速 100km/h 和 140km/h
作对比。
用 CFX 软件作求解器和后处理工具，从图 2 可以看出，后视镜区域、车头、顶盖、轮
胎处及侧围后部是声压比较大（大于 75dB）的地方，车身表面声压的峰值 81dB。从图 3
可以看出，后视镜区域、车头、前挡风玻璃、顶盖、B 柱、C 柱、轮胎处及侧围后部是声压
比较大（大于 75dB）的地方，车身表面声压的峰值 84dB。相比前一种工况，声压较大的
区域扩大了，声压的峰值提高了 3dB。
5 结论
通过分析可以看出，噪声较大的区域多发生在气流分离，湍流运动比较剧烈的地方，因
此优化外形设计，减少突出物对气流分离的影响是降低气动噪声的重要方法。
不同速度下，车身表面声压的分布图，可以比较直观地看到车身表面声压较大的地方。
车速提高了 40km/hr，声压的峰值提高了 3 dB。(编辑 吴鹏)
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