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车辆外造型面上的气动噪声测量

2021-03-12 18:52:13·  来源：中汽中心空气动力学实验室  作者：CATARC-AERO  
　
随着汽车品质的提升，汽车气动噪声的关注度越来越高。对车辆外造型面气动噪声的测量有助于人们了解外造型面上气动噪声分布状态，为进一步研究提供数据支撑。同时
随着汽车品质的提升，汽车气动噪声的关注度越来越高。对车辆外造型面气动噪声的测量有助于人们了解外造型面上气动噪声分布状态，为进一步研究提供数据支撑。同时车辆外造型面的气动噪声测量数据也应用于流体软件开发和仿真计算中的对标工作，以验证计算的准确性。

测量车辆外造型面气动噪声的麦克风可根据安装形式分为表面式和嵌入式。表面式麦克风要求测量麦克风本体尽可能薄，传输数据线尽可能细，且一般添加环形衬垫，以减小麦克风本身对外造型面气流的影响。嵌入式需要在外造型面表面开孔，使麦克风膜片与外造型面平齐，一般用于汽车油泥模型。相比于表面式麦克风，嵌入式麦克风需要在外造型面开孔，实施难度大，但对外造型面气流影响较小，相对精度高。
 
汽车气动噪声属于宽频带噪声，因此麦克风的测量频率需要满足频率测试需求，通常要求测试用麦克风的测量频率范围满足20-20000Hz。现应用于车辆外造型面气动噪声测量的表面麦克风主要有B&K 4949型、GRAS 40LS型、48LA型、48LX型等。嵌入式麦克风主要有GRAS47BX等。
 
  图1 B&K 4949型表面麦克风(图片来源https://www.bksv.com/en/transducers/acoustic/microphones/special-microphones/4949)  
图2 GRAS 40LS型表面麦克风   
 
图3 GRAS 48LA型表面麦克风 
 
          图4 GRAS 48LX-8型表面麦克风
图5 GRAS47BX型表面麦克风
（图2、3、4、5来源https://www.grasacoustics.com/）
 
研究表明，汽车气动噪声主要由侧窗玻璃传入车内，因此，一般将麦克风布置在侧窗玻璃外表面，后文所述均以在侧窗玻璃外表面布置麦克风为例。
 
表面麦克风在侧窗玻璃外表面的布点位置

一般布点布置在侧窗上部区域（主要受流过A柱气流影响），如图中区域1；三角盖板后部区域（主要受流过盖板气流影响），如图中区域2；后视镜尾流区域（主要受流过后视镜气流影响），如图中区域3。若测试目的不同，布点位置也会不尽相同。
图6 侧窗表面布点示意图
 
试验工况（以风洞试验为例）

风速一般为120km/h，车辆状态一般为：
1、除声学测量仪器外不加载任何配重；
2、试验车定位在驻室试验段天平转盘中心稍靠前位置；
3、轮胎不旋转；
4、风挡雨刮器处于收起位置；
5、空调关闭，均设定内循环模式，空调出风口完全关闭；
6、车窗处于关闭状态；
7、车辆装配间隙均用胶带密封。
 
试验流程（以表面式麦克风风洞试验为例）

首先根据已确定测量坐标，在侧窗外表面标记测量点位置及布线路径；后根据标记点粘贴表面麦克风及数据传输线；最后将传输线连接数采设备并连接电脑进行测试。
 
试验注意事项（以表面式麦克风风洞试验为例）

1、因麦克风中心为接收信号膜片，极易损坏，所以麦克风中心膜片在任何情况下均禁止用手触碰；
2、使用麦克风前需要用校准器逐个校准；
3、若以仿真试验对标/优化方案验证为目的，试验车需为全密封状态，避免装配缝隙等对试验结果的影响；
4、麦克风后数据线应尽量布置在侧窗上部泥槽和下部水切位置，侧窗中部区域数据线沿着玻璃表面向后布置，同时需要保证线缆与下游麦克风之间留有较大距离，避免产生较大的干扰气流；
5、麦克风数量不宜过多，避免影响整个侧窗表面的气流流动；
6、麦克风布置尽量避免在同一水平线上；
7、麦克风布置不能距离水切位置过近，避免麦克风本体与流过水切气流相互扰动对试验结果产生影响；
8、推荐使用相对较薄的铝箔胶带固定麦克风；
9、胶带不能只固定环形垫片，需固定麦克风本体，防止风吹动时产生振动，且避免胶带粘贴在麦克风中心接收器位置；
10、粘贴胶带遵循从后向前原则，避免胶带段差对气流产生影响；
11、麦克风后部数据传输线纤细且容易损坏，不能用力拉扯；一般数据线长度为1.5m左右，连接数采设备有时需要预先准备延长线；
12、布线后需要逐个确认各麦克风是否工作正常，麦克风与采集设备的通道是否相匹配；
13、测试完成后，需对麦克风及时清理，去掉胶带及污垢，测试麦克风是否正常，若无异常则存放到设备间。
 
图7 麦克风布线示意图
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