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整车环境下汽车空调系统气动噪声分析

发布时间:2019-05-28 09:41
随着物质生活水平的提高,汽车空调在满足制冷和取暖需求的同时,产生的气动噪声也逐渐受到关注。汽车空调气动噪声主要来源于风机和风道,既包括风机周期性旋转产生的离散噪声和宽带噪声,也包括气流与风道相互作用产生的噪声。由于流场复杂性,尚未明确流动对声源的影响:同时复杂的声场导致其噪声传播机理有待进一步研究。随着对乘员舱舒适性的要求越来越高,很多汽车空调系统出现噪声超标问题,因此,有必要通过试验和仿真手段进行深入研究。
近年来,国内外针对旋转机械开展了一些试验和仿真研究。在试验方面,A. Broatch 等[1]采用单传感器法和多传感器法测量了离心压缩机内的气动噪声。刘波等[2]利用动态压力传感器测量了一台单级轴流压缩机转子叶尖间隙非定常压力脉动,发现主频的峰值随着转速的增加而升高,随着出口背压的提高而降低。代元军等[3]在不同尖速比条件下,利用声阵列法对 S 系列翼型风力机的叶尖区域噪声进行了测试,揭示了叶尖涡流动特性与气动噪声特性之间的关系。在仿真方面,杨振东等[4]采用大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)和 Ffowcs WilliamsHawkings (FW-H)方程计算了汽车离心风机的气动噪声。康强等[5]通过分离涡模型(Detached Eddy
Simulation,DES)计算离心风机内部的非定常流动,然后采用 Lighthill 方程变分形式求解风机内外空间的声场分布。M Kaltenbacher 等[6]利用 DES 和 LES分别计算了一侧通道风机的流场,随后基于有限元法,利用 Perfect Match Layer 技术预测远场声辐射。针对空调系统,特别是整车环境下的空调系统气动噪声研究较少,仅查找到 N. Hammad 的文献[7],文中通过改变风机转速、空调开关状态等探讨空调对车内噪声的影响。
为此,有必要对整车环境下汽车空调系统的气动噪声展开研究。以某噪声超标的汽车空调系统为原型,测量它在不同工况下各测点的声压,了解其噪声分布特性。在此基础上,通过非定常流动仿真,了解空调系统内部和乘员舱内的流动情况,找到流场脉动剧烈的位置,为后续声学计算和降噪研究提供基础。




仿真发现,风机是主要噪声源,气流与风道相互作用产生的噪声是次要噪声源。而乘员舱内的噪声呈现明显的宽频噪声特性,有别于主要声源风机的离散噪声特性,说明风道对流动及噪声的产生与传播有重要影响,后续应综合考虑风机噪声和风道噪声的控制。