基于STAR-CCM的某车型后视镜噪声仿真优化.pdfVIP

STAR 2013 中国用户大会论文集 基于STAR-CCM+的某车型后视镜噪声仿真优化 王振，严旭，况庆，李林，万力铭 （长安汽车工程研究总院CAE 工程所，重庆 401120） (TEL: 023 E-Mail:erinyiruo@163.com) 摘 要：模拟研究了某一速度下某乘用车后视镜风噪。采用分离涡模拟（DES）对汽车外流场进行瞬态计算，再以后 视镜和A 柱作为噪声源，应用Lighthill-curle 声学模拟理论，分析了前车窗附近噪声特性。根据分析结果，再对 后视镜和A 柱进行改变后，模型噪声有了较大改善。 关键词：气动噪声，后视镜，A 柱，STAR-CCM+ 0 前言 汽车在行驶过程中噪声主要有：发动机噪声、排气噪声、传动噪声和风噪等。汽车技术的发展 使得发动机噪声，排气噪声，传动噪声和轮胎噪声已经逐步得到了有效的控制，同时，随着车速的 进一步提升，气动噪声也变得越来越突出，控制和降低气动噪声已成为汽车性能要求的关键之一。 后视镜和A 柱作为车辆气动风噪最主要的噪声源，其造型特征直接影响到气动噪声的水平，因 此分析其空气动力学特性并据此对其造型特征进行修改，将成为降低车辆气动噪声的重要途径。 本文应用STAR-CCM+先对某车型进行稳态计算，再利用分离涡模拟的方法对其进行瞬态计算， 然后利用Lighthill-Curle 声学理论对该车型后视镜和A 柱区域流场变化产生的噪声特征进行分析预 测，并依此针对A 柱和后视镜进行优化。 1 气动分析理论基础及几何模型 1.1 理论基础 Lighthill 方程是研究流体发声的最基本方程之一，他反映了流体中声波运动与流场参数的关系， 是研究固体边界及运动物体诱发流体噪声等的基础。 但是其适用条件与车辆行驶时的常见工况还有一定的差别，在实际计算汽车外部气动噪声时， 认为其声源主要为双极子生源，其远场压力常应用Lighthill-Curle 理论进行处理。 使用CFD 方法模拟汽车外部启动噪声主要方式有：计算气动声学法（CAA ）、CFD 与专业声学 软件耦合、声类比模拟和稳态RANS 噪声源模拟。STAR-CCM+采用的是计算气动声学法 （CAA ）。 1.2 几何模型与物理模型 由于后视镜和A 柱区域对风噪影响较大，对该区域网格采用更精细的网格尺寸。另外，在近壁 面用了壁面函数法。 网格划分：采用Trim 网格，分别设置了七个加密区，五层壁面。 进口条件：速度进口条件。 车体面网格尺寸：保持局部尺寸特征。 出口条件：压力出口条件。 固壁条件：速度为零。 湍流模型：DES 湍流模型。 壁面函数：All y+ Wall Treatment 。 __________________________________ 作者简介： 王振，长安汽车工程研究总院CAE 工程所，TEL: 023 E-Mail: erinyiruo@163.com STAR 2013 中国用户大会论文集 采用长方体区域模拟车体模型在风洞中的情况，计算域的大小如下图所示、： 图1 计算域尺寸 图2 监测点布置 图3 计算域体网格加密区 图4 车体表面加密区域 2 结果分析 2.1 仿真结果分析 分析结果显示，该车型的后视镜风噪比较明显，需要进行较大的改善。根据压力分布图、速度 矢量图和流场分布情形，发现后视镜风噪影响较大的主要区域及原因有： 1.A 柱与雨刮槽连接处深度过大，形成复杂的涡流，对风噪不利； 2. A 柱棱角过于锋锐，造成气流分离严重，涡流明显，对风噪不利； 3. 后视镜内侧面造型角度，将气流导向车窗，相互作用后产生较大的风噪。 针对上述分析结果和原因，优化方案有：减小雨刮槽的深度； A 柱附近台阶光滑过渡；减小A 柱与前档台阶高度差；后视镜靠车身侧的造型角度调整等。 图4 后视镜流程信息图 2.2 优化前后压力及流场对比