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浅谈汽车风噪性能测试方法及测试流程

2024-03-19 10:47:44·  来源：汽车测试网  
　

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汽车风噪的发展历程与汽车工业的演进密切相关，汽车速度的增加和设计理念的变化，风噪问题逐渐引起关注。20世纪中叶以后，汽车速度显著提升，风噪成为车内噪声的主要来源。


随着空气动力学研究和隔音技术的不断发展，通过汽车风洞测试，在风洞中模拟实际行驶条件，可以精确测量汽车在高速行驶时的气流流动情况，识别潜在的空气动力学问题并优化车身外形。有效帮助改善汽车的空气动力学性能，减少气流与车身表面的摩擦和阻力，从而降低风噪的产生。



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本田全新风洞



本文基于汽车风洞测试叙述汽车风噪的测试流程成和测试方法。


1、汽车风噪概述


当汽车在道路上行驶时，车辆内部驾乘人员会感受到车辆行驶而产生的振动和噪声，通常被称为噪声、振动与声振粗糙度（Noise Vibration Harshness , NVH)，主要包含动力总成噪声、轮胎路面噪声和风噪三大类。其中，动力总成噪声控的量值贡献量较小，轮胎路面噪声占车内噪声的的比重较小，风噪和车速有着密切的关系，车速越高，风噪越大。


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汽车行驶噪音


汽车风噪是汽车行驶过程中空气流动引起的振动和噪声，当汽车以一定速度行驶时，车辆前部和侧面的空气与车身表面发生摩擦和流动，形成涡流和湍流。这些空气流动产生了气流噪音，其中主要包括气流在车身各部分之间产生的压力差引起的震动噪音和空气与车辆表面摩擦产生的摩擦噪音。



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汽车噪声分量与速度关系图



这些噪音通过车窗、车门等车身表面传导到车内，影响驾驶者和乘客的舒适性。为减轻汽车风噪，制造商通常采用各种设计和材料技术，如空气动力学外形设计、隔音材料应用等，以降低风噪水平，提高车内的静音效果。


汽车的风噪性能优劣与汽车的造型及密封设计处理有密切的关系，一款车的风噪性能水平直接反映了该车的设计和制造工艺的水准。


2、汽车风噪的分类


按产生机理分类汽车风噪可分为湍流噪声、表面压力脉动噪声、空腔噪声、泄漏噪声和风振噪声；按产生原因分类汽车风噪可分为汽车造型和外饰件的原因产生的风噪、汽车车身的密封缺陷及泄漏产生的风噪两类



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汽车风噪分类



3、汽车风噪测量方法


汽车的风噪测量方法主要有三种，即空气动力学仿真分析法（CFD）、道路测试和风洞测试。


空气动力学仿真分析（CFD）：广泛应用于优化汽车外形设计，降低空气阻力和噪音产生，过数值计算模拟流体流动的方法，模拟车辆在运动中的空气流动，预测气流的速度、压力分布以及其他相关参数，但仿真测试的数据对汽车风噪的预测能力与实际应用还存在较大的差距。



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CFD仿真测试



道路测试：在实际路面条件下进行的风噪测量。通过在不同速度和路况下行驶装载传感器的汽车，可以测量车辆产生的噪音水平。但通常伴随发动机的动力源噪声和轮胎路面噪声，受测试环境的影响较大且测试结果重复性差。


风洞测试：在专门设计的风洞试验中进行测试，消除了车辆的动力源噪声和轮胎路面噪声的影响，适用于研究车身外形对空气流动的影响，从而改善空气动力学性能和降低风噪水平。通过模拟车辆在高速风场中行驶的情况，在风洞中测量车身不同位置的气流和压力分布，可以评估车辆的空气动力学性能。



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汽车风洞风噪性能测试



4、基于气动﹣声学风洞测试汽车风噪性能


一款全新车型的整个风噪开发过程中，可以在各个阶段利用声学风洞对风噪性能进行预测评估。


策划阶段：根据风洞测试结果，制订整车风噪性能目标值；


前期设计阶段：利用风洞对影响风噪的关键外造型和外饰件等进行风噪性能的比较和优化，或在样车制造前利用油泥模型对后视镜等部件进行风噪性能的优化；


设计验证阶段：利用风洞对不同阶段的样车的风噪问题进行快速准确的排查，对整改方案进行及时的验证和优化调整，提高车身精度和模具的调试效率。


全尺寸整车声学风洞是专为汽车风噪开发量身定做的高精度、低噪声的风噪测试平台，如下图所示为气动一声学风洞平面示意图。



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气动一声学风洞平面示意图来源《汽车风洞测试技术》



待测车辆静止固定在风洞中间的天平测试台上（横摆角可调），测试时高速气流由超大功率风机产生（风速范围可调），高速气流经过多级消声通道，消除了风机设备等的运行噪声，最后通过整流和加速处理，在待测车辆的位置（天平测试段）产生和道路测试车速相同的风速，可以精确地模拟车辆在该车速下所受到的风激励。利用布置在风洞测试区的车外麦克风阵列，也可以快速准确地锁定车身外表面上的声源位置，精确测量车辆的风噪，帮助风噪工程师及时发现并解决问题。基于气动﹣声学风洞的汽车风噪测试流程如下。


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总而言之，随着电动汽车和智能驾驶技术的兴起，汽车设计趋向更为先进和智能化，风噪问题的研究和解决也持续演进，汽车风洞测试在降低汽车风噪方面发挥着关键作用，以提供更加安静舒适的驾乘体验。汽车制造商在外形设计、材料选用和隔音装置方面不断进行创新，努力降低风噪水平。

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