汽车气动噪声和振动的控制

第３７卷　

２　Ｏ　ｌ　Ｏ　第３期　

年３月　湖南大学学报（自然科学版）　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｕｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）　Ｖｏ１．３７，Ｎｏ．３　

Ｍａｒ．２　０　１　０　

文章编号：１６７４—２９７４（２０１０）０３—００２４—０５　

汽车空调出风管道气动噪声分析与控制　

汪怡平　，谷正气”，杨　雪　，李伟平　，林肖辉　，芦克龙　

（１．湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，湖南长沙４１００８２；　

２．武汉军械士官学校，湖北武汉４３００７５）　

摘　要：通过耦合ＣＦＤ（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　Ｆｌｕｉｄ　Ｄｙｎａｍｉｃｓ）与专业声学代码ＳＹＳＮＯＩＳＥ　

求解汽车空调管道气动噪声，即利用ＬＥＳ（Ｌａｒｇｅ　Ｅｄｄｙ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）湍流模型对空调管道的　

瞬态流场进行求解获得噪声源项，然后将噪声源项作为边界条件导入ＳＹＳＮＯＩＳＥ来计算噪　

声的传播．根据流场分析与声场分析结果对空调管道的结构提出了两种改型方案，并对改型　

前后的空调系统噪声进行了测试．测试结果表明相比原始空调系统，两种方案都能有效降低　

噪声且方案二效果更好，驾驶员附近的噪声最大降幅达４．５　ｄＢ．　

关键词：气动噪声；计算流体力学；大涡模拟；ＦＷＨ声学模型；直接边界元　

中图分类号：Ｕ４６１．１　文献标识码：Ａ　

Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ　

Ｎｏｉｓｅ　ｏｆ　Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　ＨＶＡＣ　Ｄｕｃｔ　

ＷＡＮＧ　Ｙｉ—ｐｉｎｇ　，ＧＵ　Ｚｈｅｎｇ—ｑｉ”，ＹＡＮＧ　Ｘｕｅ　，ＬＩ　Ｗｅｉ—ｐｉｎｇ　，ＬＩＮ　Ｘｉａｏ—ｈｕｉ　，ＬＵ　Ｋｅ—ｌｏｎｇ　

ｆ　１．Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　ｆｏｒ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｂｏｄｙ，Ｈｕｎａｎ　Ｕｎｉｖ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｈｕｎａｎ　

机械振动理论部分

第一章 振动基础理论

1、 振动系统的基本元件：弹性元件，惯性元件，阻尼元件

2、 解决振动问题的基本方法：解析法和实验法

3、 简谐振动的三要素：振幅，圆频率，初相位

4、 简谐振动的合成，包括同频率，不同频率公有周期的求解和矢量图的表示

第二章 单自由度系统的振动

1、 要求掌握单自由度无阻尼系统的自由振动方程，包含计算和分析

2、 串联弹簧和并联弹簧的特征及等效弹簧求解公式

3、 单自由度有阻尼系统的衰减振动运动方程求解，阻尼固有频率，衰减振动周期及阻尼比系数的求解

以上内容以作业题和例题为主要复习内容

第三章 受迫振动

1、 简谐激励作用下系统的受迫振动响应的计算和分析

2、 任意激励作用下系统的受迫振动，以例题和作业题为重

3、 受迫振动共振的条件 激振力频率等于系统的固有频率

4、 积极隔振和消极隔振的定义

5、 隔振系统的设计，以例题和作业题为重

第四章 多自由度系统的振动分析

第五章 二自由度系统的振动分析

1、 刚度影响系数的求解

2、 固有频率和主振型的求解，例题和作业题为重点，会画振型图

3、 无阻尼系统对初始条件作用下系统的振动分析，重点掌握结论

4、 动力减振器的例题复习

汽车振动与噪声控制复习

汽车发动机的振动分析与控制

1、汽车发动机工作中主要激励源：不平衡惯性力和不平衡惯性力矩

2、针对单缸发动机，由于惯性力矩的作用产生使曲轴旋转的主动力矩，该力矩会激起曲轴的扭转振动。

3、作用在气缸活塞顶部的气体压力对汽车产生什么样的影响？只会使汽车气缸受到拉伸和压缩，不会传到发动机外而去引起汽车振动。

4、往复惯性力Pj和离心惯性力Pr的铅垂分量会使汽车产生（）振动？整车的铅垂振动

5、气体压力Pg和惯性力Pj与活塞对缸壁的压力Pn构成的反转力矩，会产生何种影响？

反转力矩将通过发动机支承点传到车架上，整车产生横向摆动，旋转矢量的离心惯性力Pr的水平分量会传到车架上，引起整车的水平振动。

机械工程中的振动与噪声控制技术

引言

机械工程是一门涉及设计、制造和维护机械系统的学科，其应用广泛，涵盖了汽车、航空航天、能源、制造等多个领域。然而，在机械系统运行过程中，振动和噪声问题常常困扰着工程师们。振动与噪声控制技术的发展成为机械工程中的重要领域，本文将探讨该技术的相关概念、方法和应用。

振动的概念和分类

振动是物体在其平衡位置附近发生的周期性运动。在机械系统中，振动可以分为自由振动和强迫振动。自由振动是指系统在无外力作用下自发地振动，而强迫振动则是由外界激励力引起的振动。振动的频率、幅度和相位是描述振动特性的重要参数。

噪声的概念和来源

噪声是指人们感知到的不愉悦的声音。在机械系统中，噪声主要来自于机械运动和流体流动引起的振动和气动噪声。机械运动噪声包括齿轮传动、滚动轴承和传动带等部件的噪声，而气动噪声则是由于气体在管道、风扇和喷嘴等装置中的流动引起的噪声。

振动与噪声控制的重要性

振动和噪声对机械系统的性能和可靠性有着重要影响。振动不仅会导致机械零件的疲劳破坏和损坏，还会影响系统的精度和稳定性。噪声则会对人们的健康和工作环境产生负面影响，降低工作效率和生活质量。因此，控制振动和噪声在机械工程中具有重要意义。

振动与噪声控制技术方法 振动与噪声控制技术主要包括两个方面：被动控制和主动控制。被动控制是通过改变结构和材料的特性来减少振动和噪声的传递和辐射。常见的被动控制方法包括减振、隔振和降噪材料的应用。主动控制则是利用传感器、控制器和执行器等设备对振动和噪声进行实时监测和控制。主动控制技术可以根据实时反馈信号对系统进行调节，以实现振动和噪声的控制。

振动与噪声控制技术的应用

振动与噪声控制技术在机械工程中有着广泛的应用。在汽车工业中，振动与噪声控制技术被用于减少发动机和底盘的振动和噪声，提升乘坐舒适性。在航空航天领域，振动与噪声控制技术能够减少飞机发动机和机翼的振动和噪声，提高飞行安全和乘客舒适度。在能源行业，振动与噪声控制技术被应用于减少风力发电机组和水力涡轮机组的振动和噪声，提高发电效率。此外，振动与噪声控制技术还广泛应用于制造业中的机床、压缩机和泵等设备，提高生产效率和产品质量。

高速铁路车辆的空气动力学与气动噪声控制

随着科技的进步和人们对快速、便捷交通的需求不断增加，高速铁路成为了现代交通的重要组成部分。然而，高速铁路车辆的运行过程中产生的空气动力学与气动噪声问题却成为了限制其发展的重要因素。本文将探讨高速铁路车辆空气动力学与气动噪声产生的原因，以及对其进行控制的方法和技术。

一、空气动力学的基本原理

在高速铁路车辆行驶过程中，空气动力学是产生车辆轨道噪声和车体振动的主要原因之一。高速列车行驶时会形成一个大气动动压区域，空气在车体前缘与车轮转向部分受到压缩，从而产生气流扩散和湍流现象。这些现象会引起气流分离和涡旋的形成，从而导致车体振动和噪声的产生。

二、空气动力学与气动噪声的主要问题

（一）车体振动问题

高速列车行驶时，由于空气的压缩和湍流现象，会对车体表面施加不规则的压力，从而导致车体振动。这种振动会对乘客的乘坐舒适性和列车的稳定性产生不利影响，同时也会增加轨道噪声的产生。

（二）气动噪声问题 高速列车行驶时，空气的压缩和湍流现象会引起较大的气动噪声。这种噪声不仅会对列车乘客和附近居民的生活造成困扰，还会对环境产生破坏。

三、空气动力学与气动噪声控制的方法和技术

为了解决高速铁路车辆的空气动力学与气动噪声问题，人们采取了一系列的控制方法和技术。

（一）减小车体阻力

减小车体阻力是控制空气动力学噪声的关键。通过优化车体外形设计，采用减阻器和降噪材料等手段，可以有效降低车体的阻力，减少空气动力学噪声的产生。

（二）优化车轮设计

车轮是高速列车行驶时产生气动噪声的重要原因之一。通过优化车轮的结构和材料，降低车轮与轨道之间的摩擦系数，可以减少气动噪声的产生。

（三）引入隔音设备

在高速列车的设计中引入隔音设备，如隔音板、吸声材料等，可以有效降低列车内部噪声和车体振动，提升乘客的舒适性和列车的运行稳定性。

（四）建立噪声防护措施 在高速铁路沿线建设噪声防护措施，如噪声屏障、噪声隔离墙等，可以有效减少列车行驶时产生的噪声对周边环境的影响。