汽车空调气动噪声试验研究及基于LBM方法直接模拟的工程应用

作     者：陈蒨 张佳 姜祖啸 CHEN Qian;ZHANG Jia;JIANG Zu-xiao

作者机构：上汽大众汽车有限公司产品研发部上海201805 

出 版 物：《机械设计》 (Journal of Machine Design)

年 卷 期：2020年第37卷第S2期

页      面：208-214页

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主　　题：汽车空调系统 气动噪声 格子波尔兹曼方法 直接模拟 工程应用 

摘      要：随着汽车行业的发展,空调系统气动噪声作为评价乘客舱舒适性的重要性日益凸显,并逐渐作为各大汽车主机厂在产品开发阶段的工作内容之一。首先,文中利用试验测量了某汽车在怠速工况下人耳处发动机噪声与外接电源工况下不同档位的空调噪声大小,结果显示随空调档位增加,声压级总值几乎呈线性增长,空调处于3~7中高档位时,人耳处的空调噪声大于怠速下的发动机噪声占主导地位,从声压级曲线可以观测到波峰波谷在频域上较为一致,噪声无明显基频特性。其次,文中区别于国内常采用的声类比法及联合仿真法等传统方法,利用基于格子波尔兹曼法(LBM)的直接模拟法计算空调系统气动噪声,同时计算了表面压力脉动产生的偶极子噪声及空间涡流产生的四极子噪声,结果发现,仿真与试验的管道风量分配及声压级曲线均较为相似,其中总声压级仅相差1.2 dBA,精度及计算时长更加满足工程实际要求。最后,通过仿真结合工程实际及空调吹面系统CFD优化原则,通过优化管道分风器结构,有效降低了气动噪声等级,监测点最大降低约1.5 dBA,语音清晰度了增大了3.8。文中为汽车空调管道系统的优化设计及工程应用提供一定的指导依据,能够一定程度上降低噪声试验成本及噪声风险。