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标准立项丨《汽车整车气动声学风洞风噪试验 风噪源识别及可视化测量方法》

2021-11-12 10:08:48·  来源：中国汽研汽车风洞技术  作者：杨超  
　
由中国汽车工程研究院股份有限公司牵头的《汽车整车气动声学风洞风噪试验-风噪源识别及可视化测量方法》CSAE标准已按《中国汽车工程学会标准（CSAE）制修订管理
由中国汽车工程研究院股份有限公司牵头的《汽车整车气动声学风洞风噪试验-风噪源识别及可视化测量方法》CSAE标准已按《中国汽车工程学会标准（CSAE）制修订管理办法》有关规定通过立项审查，现正式列入中国汽车工程学会标准研制计划，起草任务书编号为：2021-51。

1. 立项背景

随着我国汽车工业的发展和乘用车的普及，整车NVH性能越来越受到消费者的重视，因此行业内对此的重视程度也不断加大。汽车噪声主要分为：动力总成噪声、轮胎路面噪声和气动噪声三大类，动力总成噪声在近几年不断发展新能源汽车上甚至已低至可忽略的程度；随着轮胎和底盘技术的发展，以及道路条件的极大改善，轮胎路面噪声的控制情况也大为改观；研究起步较晚、控制技术的发展程度较低的风噪问题就变得尤为重要。风洞试验由于环境和试验条件可控、不受其它噪声源干扰、测量精度高及重复性好，作为气动噪声的研究手段一直以来都起着不可或缺的作用。整车开发过程中更是离不开风洞测试，整车风洞噪声源识别及可视化测试也是其中非常重要的一项测试内容。

提高整车的风噪性能水平可以从三个方面出发：1.控制气动噪声源，优化车身的气动外形，尽量降低气动噪声源；2.控制传播途径，优化整车声学包，提高整车隔音及吸音性能；3.保护接受者，即车内主动降噪功能。其中控制噪声源是最根本和最有效的，特别是在车型开发早期。而整车气动噪声源往往有很多，比如轮腔、前大灯、雾灯、A柱及后视镜、雨刮、尾翼、门把手等突出部件处产生的气动噪声源，它们有不同的特性，对车内的贡献量也各不相同。要实现对车外气动噪声源控制，前提是准确地识别出主要噪声源，从而可以采取有效的措施来控制声源对车内的传播以及对外场的辐射。

气动噪声源识别的任务是：1.弄清主要噪声源，是哪个部件产生的，它们对车内的贡献量，以分清主次，排列顺序；2.了解主要噪声源的频率成分，传播特性和产生的基理。准确识别噪声源不仅可以采取针对性的措施降低噪声，更重要的是在产品的开发阶段（特别是外型设计阶段）就能加以控制，实现低气动噪声的设计。
图1 部分轿车风噪源识别结果云图

图2 部分SUV风噪源识别结果云图

2. 前期研究

目前国内有三座整车风洞，均配备了麦克风阵列。但是，国内还没有形成统一的风噪源定位及可视化测量标准，无法规范地对车辆的风噪声进行声源识别及可视化。若形成统一的测量标准，三座风洞的测量数据将具有可比性、通用性和共享性。

图3（左-右）奔驰-戴姆勒风洞、保时捷风洞、宾利法利亚风洞

图4（左-右）同济大学风洞 、中国汽研风洞、中汽中心风洞

针对以上问题，本标准拟联合同济大学风洞中心以及整车企业开展风噪源识别及可视化的实际案例调研，在整车气动声学风洞中开展乘用车风噪源识别及可视化测试，进行测评标准的合理性、通用性及共享性验证，完善乘用车风噪测试内容，对我国汽车工业水平发展、车内外噪声水平提高、提高乘坐舒适性以及减少环境噪声污染具有重要意义。

3. 技术要点

技术要点一、风洞剪切层修正

声波在风洞剪切层中会发生折射和散射现象，会导致声源位置产生漂移。不同风洞的剪切层结构各不相同，对于特定风洞的修正方法也各不相同，因此需要对剪切层修正的结果进行规定。

图5 风洞剪切层修正结果示意图

技术要点二、测试位置

麦克风阵列有最佳测试区域，不同测试区域的结果也会有一定的差异。


图6 测试中心位于后视镜结果图 （上）
测试中心位于车身中心结果图（下）

技术要点三、车辆固定方式

正常情况下，车辆不需要额外的固定方式。但是，对于没有驻车系统模型车辆，需要使用风洞天平的固定方式，这样会带来额外的噪声源。



图7 无天平固定支撑结果图（上）
采用天平固定支撑结果图（下）

技术要点四、高级算法

波束成形通过延时求和得到的声源幅值的准确度由于算法的机理本身就较低，各种增强算法在提高声源定位精度与动态范围的同时进一步增大了幅值误差，因此，急需统一的结果处理标准。

图8 不同计算方法结果图

4. 主要内容

本标准由中国汽车工程研究院股份有限公司、同济大学风洞中心、吉利汽车研究院总院等多家单位共同制定，针对整车气动声学风洞风噪测试能力的要求，提供一套可执行、可通用的风噪源识别及可视化的试验方法。该标准规定了整车气动声学风洞风噪测试-风噪源识别及可视化测量方法的范围、规范性引用文件、基础术语、基本要求、测量方法、数据处理及评价指标、测量报告的相关技术要求。从风噪源识别及可视化测量的内容完整性、数据精确性等方面对各项流程进行全面检查，对提升乘用车舒适性起到积极意义，促进我国汽车产业正向研发水平快速发展。同时欢迎各大高校研究机构及主机厂商共同参与本标准的研制工作。
 
中国汽车工程学会
汽车空气动力学分会
联系人：田钰驰（分会秘书处）
邮箱：acc@sae-china.org
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