基于柔性仿生车外造型的汽车内部气动噪声分析与控制方法研究

目前，国内对汽车振动噪声的研究还主要集中在较低频域，而对由汽车外部造型引起的车内中高频气动噪声的分析与控制研究还涉及较少。本研究就是要以降低车内大于200Hz的中高频气动噪声为目的，分析汽车造型对车外空气流场及车身表面气动压力的影响，并分析其对车内气动噪声的影响机理，探索基于快速飞行的鸟儿的柔性外形和非光滑仿生表面特性，降低车内气动噪声的新方法。在车身概念设计阶段，拟用计算流体力学（CFD）分析汽车高速行驶时车外流场噪声和车身表面非稳态压力波动对车内气动噪声的影响机理；混合运用有限元分析与统计能量分析（FEA-SEA)实现车内中高频气动降噪；对关键车外造型进行柔性可变形体和非光滑凸凹表面特性仿生处理，研究车内气动降噪的新思路，提高乘坐舒适性。本研究建立一套适用于车身概念设计阶段降低轿车车内气动噪声的新技术与方法，并通过风洞实验验证，从而有利推动轿车自主开发水平的提高。

本项目探索了汽车造型对车外空气流场和车身表面气动压力及车内气动噪声的影响机理，应用工程仿生飞鸟外形和非光滑表面技术方法，使得车内气动噪声水平得到有效降低。主要内容包括：（1）提取车外造型的柔性仿生形体与生物表面凸凹特征，建立了基于车身表面特征的仿生昆虫非光滑表面仿真分析模型。进行气动减阻特性的研究，以及基于飞鸟的非光滑形态的气动降噪研究。研究车外关键造型的形体和表面柔性特征及仿生凸凹特征等的仿真基础理论，建立仿真分析模型。（2）建立车外造型的模拟风洞仿真分析模型，在不同造型形体尺寸和表面凸凹特征情况下，分析不同车速高速运行的车身表面空气流场和压力波动，并分析车外造型对车内气动噪声的影响机理。研究车外关键造型的柔性形体和仿生凸凹表面，比如后视镜不同仿生形态造型结构，包括后视镜罩总体造型，后视镜与A柱的表面生物表面凸凹仿生处理等，对车外流场和车内气动噪声的影响机理。（3）进行了车内气动噪声分析与控制的混合FE-SEA仿真分析研究。在车身概念设计阶段，基于FEA和SEA方法的应用特点，应用FE-SEA混合仿真分析方法，建立一个基于FE-SEA的混合分析模型，对车内气动噪声的传播途径和车身板件对车内的声学贡献量及贡献率等做系统评估，实现在车身概念设计阶 段的车内中高频气动噪声分析与控制的仿真研究。（4）试验采用车身外部造型的仿生形体表面特征后视镜罩，在平板和实车两种安装情况下，实验测量不同的风速或特定风速情况下的气动噪声，验证仿真分析结果的准确有效性。.本项目研究探索了仿生飞鸟外形和凸凹特征的CFD建模新技术和实现车内中高频气动降噪的FEA-SEA混合方法。基于工程仿生研究飞鸟外形特征，研究得到了具有较好气动特性的车外后视镜总体造型结论。基于仿生非光滑表面特征，研究得到了A柱-后视镜区域仿生表面及边缘结构的气动降噪机理。在车身概念设计阶段，提出应用计算流体力学和仿生形体及非光滑表面特征技术，实现车内中高频气动降噪，提高乘坐舒适性的汽车气动降噪新方法，有力促进轿车自主开发水平的提高。