轿车车内噪声模型建模与实验对比分析_温福军 (1).pdf
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1、第 61 卷 第 3 期Vol.61 No.32023 年 3 月March 2023农业装备与车辆工程AGRICULTURAL EQUIPMENT&VEHICLE ENGINEERING0 引言汽车在行驶过程中会产生各种噪音,从而对车内乘客造成影响。陈双籍1指出,在汽车匀速行驶状态下,车内声音有较好的品质;Lee2对车辆加速行驶状况的噪音性能进行客观分析;高印寒3对车辆噪音进行主观评价,针对声音品质构建了数学模型。车内噪声计算分析的工具中,有限元方法和边界元方法主要适用于汽车低频声振特性分析,在中高频段声振研究中受到限制4。车外噪音主要计算方法包括声全息技术、点声源等理论计算方法和实验方法,
2、这些方法也是各大汽车生产商主要用于计算车外噪音检测的方法,但这些方法必须建立在整车样车生产之后的实验研究,不能满足产品开发设计之前的优化设计。统计能量分析是一种适用于汽车整车中高频噪声分析和预测的方法5,最早应用于航空航天领域,近年来在汽车工业中也得到广泛应用和发展,统计能量分析是从能量角度分析振动与声的有效统计方法6。1 计算程序统计能量分析(SEA)是个模块化分析方法,采用模态密度、内部损耗系数、耦合损耗系数、输入功率等作为参数。模态密度是各要素的单位频率中的模态数,类似于热力学中的热容量,它是描述振动系统存储能量能力大小的物理量。内部损耗系数和耦合损耗系数类似于热力学中系统自身的能量损耗
3、和子系统间能量传递损耗。如图 1 所示为基本的计算程序框图。1.1 功率平衡方程式SEA 主要理论来源于功率流平衡方程,2 个子系统之间的功率流平衡方程为EEPP111212212211212+-+=()(1)式中:1子系统 1 的内损耗因子;12子系doi:10.3969/j.issn.1673-3142.2023.03.002轿车车内噪声模型建模与实验对比分析温福军1,黄建文2(1.510642 广东省 广州市 广州番禺职业技术学院;2.510642 广东省 广州市 广汽集团汽车工程研究院)摘要 通过程序框图计算了多个子系统功率流平衡方程,建立了轿车SEA(Statistical Ener
4、gy Analysis,SEA)系统模型,含车身结构模型和车内声腔模型,计算了模态密度、内损耗因子、耦合损耗因子及外部激励参数并进行仿真分析。将分析结果和实验进行对比,结果证明在 200 Hz 和 20 kHz 中高频范围里车内噪声实验值和预测值基本吻合,整体相对值相差不到 5%。对汽车产品初步开发、优化设计有借鉴意义。关键词 车内噪声;统计能量分析;损耗因子;建模 中图分类号 TB53;U461.4 文献标志码 A 文章编号 1673-3142(2023)03-0007-04引用格式:温福军,黄建文.轿车车内噪声模型建模与实验对比分析 J.农业装备与车辆工程,2023,61(3):7-10.
5、Comparative analysis of car interior noise model modeling and experimentWEN Fujun1,HUANG Jianwen2(1.Guangzhou Panyu Polytechnic,Guangzhou 510642,Guangdong,China;2.Guangzhou Automobile Group Co.Automotive Engineering Institute,Guangzhou 510642,Guangdong,China)Abstract Based on the program flowchart,t
6、he power flow balance equation of multiple subsystems was calculated,the car SEA(statistical energy analysis,referred to as SEA)system model was established,including body structure model and the car spoke model,the modal density,internal loss factor,coupling loss factor,and the extrinsic parameters
7、 were calculated and analyzed by simulation.Comparing the results of the analysis and experimental results show that,in 200 Hz and 20 kHz high-frequency range,the experimental values coincided basically with the predicted interior noise,and the overall relative difference was less than 5%,which has
8、a relatively good reference significance to the preliminary development and optimization design for automotive products.Key words interior noise;statistical energy analysis;loss factor;modeling项目基金:国家自然科学基金项目(5167050018);广州番禺职业技术学院校级项目(1007/210224256)收稿日期:2022-02-108农业装备与车辆工程 2023 年统 1 到子系统 2 的耦合损耗因
9、子;2子系统 2的内损耗因子;21子系统 2 到子系统 1 的耦合损耗因子;1/3 倍频带中心圆频率。P1子系统 1 输入功率;P2子系统 2 的输入功率;E1子系统 1 的储存能量;E2子系统 2 的储存能量。N 个子系统之间的功率流平衡方程:EEEPPP1,jjnnjjjnnnnnnjjjnnnn11212112221221211212+-+-+=KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO|(2)其中:i子系统 i 的内损耗因子;12子系统 1 到子系统 2 的耦合损耗因子;Pi子系统 i的输入功率;Ei子系统 i 的储存能量;ij 子系统 i 到子系
10、统 j 的耦合损耗因子。2 建立 SEA 系统模型2.1 轿车车身结构 SEA 模型的建模轿车车身结构主要包括如下子系统:左右前门,左右后门,左右前门玻璃,左右后门玻璃,左右翼子板,左右侧围,左右前轮,左右后轮,发动机罩,顶棚,前围,地板,后备箱门,衣帽架,左右前座椅,左右后座椅,左右前轮罩,左右后轮罩,主副仪表台等。其中大部分为钣金件,部分为内饰件。侧围一般分成 A、B、C 柱 3 大部分,各部分连接处恰当避免影响腔体划分。在 C 柱部分需预留位置用于后座椅靠背连接的连接处,如图2所示。由前围子系统声学包的材料厚度及钣金件决定发动机舱的腔体分布,前围可分成上下共 3 层,左右共 4 层,建模
11、应考虑到主仪表台的布置情况,如图 3 所示。前座椅安装所在的面不与地板连接,前座椅可以独立形成一个封闭的腔体,后座椅下端面与后地板紧密贴合,故形成腔体时与地板围成封闭空间即可,如图 4 所示。以 B 柱为分界线,结合顶棚的声学包材料分布,B 柱与 C 柱之间面积较大,需分成 2 层,如图 5 所示。车门子系统中深灰色部分为主副仪表台,浅灰色部分为车门,前车门与主仪表台的侧面紧密贴合,如图 6 所示。2.1 轿车车内声腔建模乘用空间可分为 10 个腔体,为了获得 4 个座位和前后挡风玻璃所在空间的响应数据,左右腔体图 1 计算程序框图Fig.1 Application block diagram
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