汽车风振噪声研究现状及控制方法概述

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1. 研究背景

汽车风振噪声是在特定车速区间内，由于天窗/侧窗开启，车内相对静止空气对车外高速来流的一种气动声学响应。

时至今日，汽车发动机噪声、传动系噪声和路面-轮胎噪声的相关研究已日趋成熟，相应噪声已得到有效控制。随着车速的进一步提升，以及新能源汽车的愈发普及，风噪声的影响日益凸显，成为汽车购买者不满意度的主要来源之一，而其中有近50%的不满来自于风振噪声。

风振噪声具有频率低而强度高的特点，易使驾乘人员感到烦躁、疲倦，长时间暴露于该环境下甚至会危及行车安全。当前，风振噪声已成为汽车NVH领域关注的热点问题。

2. 研究难点

汽车风振噪声的研究难点，以及现有研究的不足，具体可归纳为以下几点：

（1）风振噪声受车速、车窗开度、侧风等多方面因素的综合影响。
（2） 针对时变车速工况、车速-侧风耦合工况，缺少相应的数值预测方法；传统预测方法在进行多车速下风振噪声预测、风振噪声问题车速区间识别时效率较低。
（3）风振噪声声压级峰值容易超标，且相应控制结构适用车速范围较窄。

以上问题严重制约了汽车风振噪声性能的研发和提升。因此，开展汽车风振噪声快速预测方法、多因素影响规律及内在机理分析和优化控制研究，具有重要的理论意义和工程应用价值。

3  常见风振噪声控制方法概述

汽车风振噪声的产生与天窗前缘的旋涡产生/脱落、自上游向下游的旋涡迁移，以及天窗后缘的旋涡撞击/破碎等过程密切相关（如图1），据此可将其控制方法归纳以下几类：（1）抑制前缘旋涡产生/脱落；（2）干扰自上游向下游的旋涡运动/迁移；（3）抑制后缘旋涡撞击/破碎。表1对各类控制方法进行了总结。

表1 风振噪声控制方法归纳

图1  天窗区域旋涡的周期性运动过程

图2  汽车风振噪声控制方法

4. 中国汽研风振噪声研究进展

围绕汽车风振噪声预测方法与优化控制问题，中国汽研风洞中心开展了汽车风振噪声计算模型与分析、基于时变车速状态的风振噪声快速预测方法及应用、考虑车速-侧风耦合的风振噪声预测模型建模及应用、抑制前缘旋涡脱落的风振噪声优化控制方案，以及道路试验验证等一系列工作。

经综合考虑降噪效果、安装布置，以及是否会额外引入风阻、高频风噪等因素，发现“抑制前缘旋涡产生/脱落”是当前较为可行的风振噪声控制方法。据此，中国汽研汽车风洞中心提出流道-开槽导流板和前缘子空腔两种抑制前缘旋涡产生/脱落的天窗风振噪声优化控制方案。本公众号将通过接下来两期内容重点介绍相关研究成果。