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Acoustics-B柱扰流器对风振噪声的影响及其机理
为进一步理解和控制汽车风振噪声，改善汽车乘员的驾乘体验，论文验证了风振流场仿真方法的有效性，解释了风振噪声是由周期性脱落的湍流涡与车内空腔共振导致的，并提出了风振噪声的降噪策略，发现了减小自由剪切层偏离B柱外表面的最大距离可以减小湍流涡的强度，进而减小风振噪声，设计了多种B柱扰流器，最大降噪效果可达12.8 dB，为B柱扰流器的设计提供了依据。
一、研究背景
风振噪声会严重影响车内乘员的驾乘体验，对风振噪声的特性研究并对其进行控制具有重要意义。风振可分为天窗风振和侧窗风振两种，其中侧窗风振的控制相对较难。针对侧窗风振，众多研究都提出了被动控制方案，例如B柱扰流器、车窗立柱、后视镜结构等，论文在相关研究基础上，进一步探索不同形式B柱扰流器对后侧窗风振噪声大小的影响，揭示了不同扰流器对风振的影响机理。
二、研究内容
1. 验证风振仿真方法的有效性：对比70 km/h车速下主驾乘员耳点的流场仿真结果和道路试验结果，验证仿真的准确性。
图1 仿真计算体网格模型
2. 分析风振噪声的产生机理及降噪策略：根据自激荡原理和赫姆霍兹共振原理，对汽车风振产生机理进行简要分析，并由此得到风振噪声的降噪策略。
图2 一个风振周期内的流场变化
3. 分析B柱扰流器对风振的影响及其机理：设计了四种不同形式B柱扰流器，探究了其对风振的影响及其机理，并对扰流器结构进行了参数寻优。
图3 B柱扰流器的结构
4. 验证风振噪声降噪方案的有效性：对两种B柱扰流器方案进行了3D打印制作，并通过道路试验验证了方案对风振噪声的实际控制效果。
图4 仿真与试验的扰流器方案
三、研究结果
1. 风振仿真方法的有效性验证：表1中统计了各工况下各乘员耳点的仿真结果和试验结果，其中峰值频率的误差在1.7 Hz以内，风振噪声峰值的误差在3.9 dB以内，表明本文仿真方法的准确性较好。
2. 风振噪声的产生机理及降噪策略分析：车窗处湍流涡的生成和反馈导致车内压力波动，当波动的频率接近或等于汽车内部空腔的固有频率时，就会激发赫姆霍兹共振现象，产生风振噪声。在B柱上设计扰流器、优化车窗尺寸以及车内空腔体积均可达到降噪效果。
图5 一个风振周期内的压力场变化
3. B柱扰流器对风振的影响及其机理分析：方案A或B所示的扰流器结构可以减小自由剪切层偏离B柱外表面的最大距离和涡的强度，从而减小风振声压级峰值。论文设计的扰流器方案B-1最大降噪效果达12.8 dB。
图6 方案B、B-1和B-2的截面图
4．风振噪声降噪方案的有效性验证：试验和仿真的方案都能减小声压级峰值，而且试验和仿真结果都表明方案B的效果优于方案A，因此试验和仿真具有较好的一致性。
图12 主驾乘员耳点的试验与仿真风振噪声曲线对比
四、创新点和意义
论文探索了不同形式 B 柱扰流器对后侧窗风振噪声大小的影响，揭示了不同扰流器对风振的影响机理，该研究对于进一步理解和控制风振噪声，具有重要的工程应用价值。
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