摘要本文对天窗降噪举办商量。胁制噪声的战略之一是将撞击天窗后缘的强涡流剖析为较小的涡流。这篇作品商量了锯齿天窗尾缘与正弦轮廓波长对抖振降噪的结果。采用

本文对天窗降噪举办商量。胁制噪声的战略之一是将撞击天窗后缘的强涡流剖析为较小的涡流。这篇作品商量了锯齿天窗尾缘与正弦轮廓波长对抖振降噪的结果。采用一系列波长和振幅的正弦弧线组合以商量尾缘锯齿对降噪的影响 ，本商量采用通用汽车模子，以直后缘为基线。结果标明，后缘锯齿对车内声压级有明显影响，对抖振频率的影响可使声压级下降10~15 dB。另外，瞬态流场可视化和涡量等值线表明了锯齿尾缘将大零落涡剖析为小涡流。以是，舱内的声压级得以下降。另外，本文还商量了尾缘锯齿正在差异流速下的有用性。结果标明，后缘锯齿战略是下降汽车天窗抖振噪声的有用设施。

天窗噪声是一种很是主要的气氛动力噪声源。天窗上方的强剪切层、前缘出现的涡流撞击天窗后缘是与噪声出现相合的紧要理由。抖振噪声是天窗噪声中最常睹的噪音题目。它日常爆发正在天窗上方剪切层的瞬态特功能够饱舞车厢的亥姆霍兹模态，导致剪切层的自络续振荡时。原委众年的数值、测验和表面商量，抖振局面具有低频、高强度的特性。然而，正在得到车辆的物理模子之前，很难确凿预测特定车辆的抖振噪声有众重要。为了避免进入的气流直接膺惩后缘并削弱抖振噪声，很众汽车修设商日常正在天窗前缘上逛采用一种被称为偏转板的被动驾御装备行为最常用的战略。它有用地下降了低频噪声，但正在从导流板顶部角落零落的阔别剪切层中出现了高压动摇。当车辆高速行驶时，如此一个特别的偏转板会形成重要的宽带噪声题目，当车辆倾斜时，也会导致更高的阻力。

从以往的文献中能够看出，大片面的被动驾御战略都是正在天窗的前端采用的。而抖振噪声紧要出现正在天窗后缘邻近区域。本文打算了一种锯齿形天窗后缘布局，以驯服正在天窗前缘邻近设立偏转板以削减抖振噪声的错误。本相上，角落锯齿正在降噪中的功用仍旧被很众商量者商量过了。Narayanan等人利用锯齿型翼型前缘来削减翼型前缘与撞击湍流之间的互相功用。他们展现，前缘振幅对进步正在平板和翼型降噪水准有很大影响。Hersh等还侦查到，前缘的锯齿变成涡旋，削减后缘邻近周期性动摇力出现的噪声，使速率动摇由周期性变为随机。这些商量标明，车顶角落锯齿能够行为一种有用的削减车顶抖振和宽带噪声的设施。

跟着高速推算机工夫的急速发扬，CFD工夫已成为预测汽车模子的气动和声学功能的一种基础有用的设施。切确猜想抖振和宽带噪声需求切确预测庞大的瞬态动作(比方，正在天窗上方的剪切层中涡旋的变成、零落和分裂)。正在本商量中,当气流膺惩天窗的下逛角落时,商量了后缘的锯齿形正弦弧线,其波长(λ)和振幅(h)有三种组合,用于降噪。并举办阔别涡模仿(DES)，为全部理会供给精细的流场。

因为本质车辆打算很是庞大，本推算商量采用如图1所示的粗略车辆模子。该推算车辆模子的车身长度(L)为4910 mm，高度(H)为1500 mm，顶部宽度(W)为1560 mm，底部宽度为2000mm。目前仿真中没有侧镜，模子与地面之间也没有间隙。图2显示了正在样式打算中利用的正弦锯齿的示企图，此中h示意波幅，λ是波长。正在本商量中，波幅值(h)维持稳定，并构制了h=0.5λ、h=λ和h=2λ三种组合来推算波长改观的影响。

本商量利用了一个布局分别较小但推算设立不异的汽车模子来验证Huco[8]的测验。利用贸易CFD代码Star-CCM+天生网格，模仿车辆模子上的活动。这里的气动声学理会是通过非定常推算举办的，以是需求优化网格和设立，以缉捕仅正在本商量中联系的噪声源和频率。因为车辆几何布局正在展向上是对称的，为了削减网格尺寸，避免长年光推算，正在推算模子膺选择了半车辆模子。一个由大约68.3×10^6个布局单位构成的推算网格被天生以得到所需的区分率。正在绽放腔周遭区域采用带有2mmx2mmx2mm的网格，以确保缉捕频率高达3kHz的湍流噪声源和流传声学高达8.5kHz的精度。从车辆外貌以1.3的成长比率天生10个棱柱层，以搜捕范围层的活动性情。全体推算单位正在车辆外貌的平常区分率低于y+=1。图3出现了中央对称平面上的推算网格。

入口范围延迟至车辆前外貌上逛4 L。进入气流的速率有两种:20 m / s和30 m / s,永别代表正在都邑和高速公途上行驶的车辆。下逛压力出口位于距车后头约8 L处。为避免反射效应(累积偏差），正在侧面和顶面远场范围上采用对称范围条款。本模仿商量采用两种设施。固然雷诺均匀Navier-Stokes (RANS)模仿仍旧告成地运用于预测车辆周遭的很众片面活动，但其搜捕噪声技能有限。以是，本商量采用SST k-ω DES，其维系了范围层RANS模子和非定常阔别区域大涡模仿(Large Eddy Simulation, LES)模子的特性，以得到流场中更主要的性情。安静的RANS结果为DES推算供给了一个无缺的初始流场。为了推算气动声学性情采用Ffowcs Williams-Hawkings (FWH)模子得到了指定身分的舱室噪声声压级谱。结果和商酌1.推算模子验证

正在用于验证的测验测试中，正在车辆顶部外貌的三个探头身分(探头A，探头B和探头C)衡量了流向速率剖面，如图4所示。该当指出的是，试验中利用的入口速率为60公里/小时，天窗为衡量而合上，车辆样式与本次模仿中利用的车辆模子具有雷同的装备。速率剖面推算是基于正在此刻数值模仿中不异身分的时均DES数据。图5显示了模仿结果与测验衡量结果的比拟。x轴示意绝对流速率和y轴示意隔绝车辆顶部壁面。结果标明，范围层和外主旨区的活动速率漫衍与各测点的测验结果吻合较好。这确保了该推算商量中的网格足够搜捕精细的活动特性。

依照Kumar和Mendonca的商量，天窗抖振的峰值频率紧要取决于风速和车辆内部几何样式。为了搜捕抖振频率，如图6所示的监测探头安置正在天窗前缘下方，对应驾驶员右耳正在客舱的身分，获取声学数据。图7给出了正在30m/s入射速率下，推算获得的差异车辆打算的声谱，抖振噪声的峰值频率正在60Hz驾御，且侦查到尾缘锯齿的打算起码衰减与基线dB。如上所述，角落的锯齿几何样式有利于将大涡流剖析为小涡流，以是正在这些矫正的打算中展现了几个较小的峰值，而不是正在基线模子中只存正在一个峰值频率。除抖振峰值频率外，正在频率为25Hz时，h=2λ时的声压级下降约15dB。 正在全体改进模子中，具有h=2λ角落锯齿的打算具有最好的结果。固然h=0.5λ的环境下的噪声水准正在抖振频率具有好似的幅度，但正在高频环境下，它的噪声水准高于其他两种环境(f >1000赫兹)。

为了找到能够用来下降噪声水准的角落锯齿背后的理由，需求提防检讨精细的流场。图8显示了Q规则的三维流体布局，其用识别旋涡主旨的一个标量着色，即活动压力（hydrodynamic pressure)。固然正在挨近天窗前缘的区域能够展现基线环境和批改环境之间的渺小分别，但正在挨近天窗后缘的区域能够展现明显的谬误。从天窗零落的大涡流膺惩后缘，然后剖析成一系列小涡流。它们被后因缘成两片面:1)上旋涡跟着主流正在车外搬动，2)下旋涡主旨留正在车内。正在矫正的打算中，从上逛前缘零落的涡流被这些锯齿状的后因缘解成更小的涡流布局。正在h = 0.5λ和h = 2λ的环境下，上层涡光鲜受到胁制，而正在h = λ的车辆模子中，基层涡光鲜受到胁制。正在基线环境的舱室内涡芯中侦查到较高的活动压力。

因为噪声素质上是由压力动摇出现的，以是商量压力动摇与天窗噪声出现的联系很是主要。压力动摇(p )可界说为 ：

图9显示了天窗邻近区域的压力动摇。需求留神的是，该非定常脉动压力只蕴涵活动压力，不蕴涵声学消息。正在基线环境下，正在天窗后缘邻近和舱内侦查到较大的压力动摇。当利用锯齿形天窗后缘时，这种动摇获得了胁制，越发是正在车辆客舱内。

为了商量尾缘锯齿正在低速下的影响，将进气道的自正在流速率减小到20m/s。 图10给出了图6所示的统一监测探头正在频域的推算声压级。如前所述，抖振峰值频率会跟着来流风速的减小而逐步减小，基线m/s自正在流的峰值频率正在40Hz驾御，即比自正在流速率为30m/s时低20Hz。后缘锯齿车辆模子的抖振声压级振幅也低于基线环境。配备 h = λ和h = 2λ的锯齿样式的汽车模子能够降噪6分贝。固然h = λ的环境下的噪声水准正在抖振频率有10dB的下降，但正在60Hz驾御的频率有比其他两种装备更高的声压级。归纳探究，h = λ的锯齿形是三种构型中最佳的采取。另外，能够看到，跟着自正在流速率的下降，基线与改进模子之间的声压级分别逐步减小。

图11为自正在流速率为20m/s时，压力Q规则的等值面。这些图中所示的涡流布局与图8所示的形式好似，但因为来流速率的减小，涡流强度比前面所示的要弱。正在基线环境下，直尾缘会出现更众的涡流，这将会导致更高水准的噪声出现。

本文正在一个粗略的汽车模子上，正在天窗后缘采用三种锯齿样式来削减抖振噪声的出现。为了得到确凿的流场和声场，举办了全部的DES和气动声学商量。

结果标明，所提出的角落锯齿打算能有用地下降抖振噪声。当车顶角落锯齿形为h = λ时，正在30m/s的自正在流速率下，抖振峰值频率的最高声压级下降幅度可达10 dB以上，正在20m/s的自正在流速率下，抖振峰值频率的最高声压级衰减约为6dB。商量展现，与基线车辆比拟，这些原委批改的算例舱内的压力动摇光鲜削弱。当气流撞击锯齿状后缘时，湍流旋涡被明显胁制。另外，跟着自正在流速率的下降，抖振峰值频率下降，基准环境与改进模子之间的声压级差也会减小。将后缘批改为锯齿形后，天窗周遭涡强度明显下降，标明后缘锯齿形能够有用下降天窗抖振噪声。

文献起原：Wang Zhenyu,Zhuang Mei. A Numerical Study of Trailing Edge Serrations on Sunroof Buffeting Noise Reduction[J]. SAE Internatio

nal Journal of Vehicle Dynamics, Stability, and NVH,2017,1(2): 112-118.

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