上車身風噪優化的基本思路

上個月,有個關系很好的客戶給我打電話說,"哥,聽說國內主機廠的后視鏡都快被你掰直了"。額,此處應該有個哭笑不得的表情。只是,風噪性能和后視鏡的內側型面有啥關系呢?

前幾年后視鏡的風噪優化彌漫著一股把內側型面做成外八字的設計。比如,你看這個,這個,還有這個。

上車身風噪優化的基本思路的圖1

01 后視鏡內側型面到底該設計成啥樣呢?

大家似乎都認為外八字的設計可以把后視鏡尾流趕的遠遠的,離咱們的側窗越遠越好。單純從流場的角度來看,盡管外八字的后視鏡設計可能讓后視鏡尾流離側窗更遠了,可是后視鏡尾流里面的噪聲源有沒有增加呢?后視鏡內側型面和側窗之間的通道內的流動有沒有惡化呢?還有鏡柄的尾流有沒有變差呢?

下面是兩種不同后視鏡的流動示意圖。對于左側的外擴型后視鏡,當氣流順著外八字的內側型面沖入后視鏡尾流時,遇上了后視鏡上端面的較為平直的氣流;在向下游發展的過程中,二者不斷的交錯卷吸形成了一股高強度的渦流;如果你的后視鏡內側型面在外擴的同時還有一些弧度,恭喜你很可能會收獲一個尖尖的類似誘導渦的流場結構,向下游延伸很遠,大家可以想一想這是為啥呢?如果我們反觀右側的平直后視鏡,由于內側型面和上端面均為平直出氣,避免了兩股流體的相互交錯,通常會呈現更加飽滿的尾流形狀。

上車身風噪優化的基本思路的圖2

1964年A. Powell提出渦聲理論,認為低馬赫數條件下的等熵絕熱流體,其輻射聲場的基本且唯一的源是渦。通常情況下,渦系結構越簡單,越不容易產生噪聲源。因此,保持側窗附近流動的順暢和后視鏡尾流的規整對于減少后視鏡尾流中的噪聲源至關重要,上述的外擴型后視鏡可能會引起側窗對內部噪聲的貢獻在吻合頻率附近增加1-2dB。估計這會該有讀者問了,既然這樣,后視鏡內側型面到底要做到多平呢?比較保險的做法是保證后視鏡內側型面和側窗之間的夾角在正負5°以內。當然,對于具體的案例,內側型面張角的敏感度可能會因為后視鏡本體的形狀差異而略有不同。

02 關于后視鏡的其它型面

當然是和內側型面一樣,越平越好啦。是時候給大家看看一個好的后視鏡設計是什么樣子了;應該有很多讀者都計算過下面這個后視鏡吧,尾流漂亮的像一個氣泡一樣。

上車身風噪優化的基本思路的圖3

大家看到的上圖右側是PowerFLOW的瞬態計算結果,呈現的卻如時間平均后的結果一樣光順。后視鏡上下左右四個面幾乎都是平直出氣的,尾流無論從哪個截面上看都是非常平衡的,后視鏡尾流中只有較大尺度的渦,從而避免了復雜的小尺度渦系結構在相互打架時產生的噪聲源。

03 關于鏡柄

鏡柄距離側窗的距離很近,如果設計不好,可能會產生非常顯著的噪聲問題。目前鏡柄的安裝位置主要有兩種,一種是通過三角板直接安裝到側窗前部,一種是安裝在車門上面。

上車身風噪優化的基本思路的圖4

對于第一種情況,鏡柄的設計非常關鍵,因為鏡柄尾流將不可避免的直接作用在側窗上面。說到這個話題,當年和某廠DRE的斗爭還歷歷在目:

小編:姐,這個鏡柄整薄一點唄,風噪太大了;

DRE:強度校核過不了啊;

小編:那為啥Model S的后視鏡那么薄呢?

DRE:它那個材料好;

小編:那咱也用那個材料唄;

DRE:你給我錢吶,Model S 賣多少錢,咱這車賣多少?

小編:那沒招了嗎?

DRE:你問我干哈?你不是來給咱優化后視鏡風噪的嗎?

小編:姐,你說的一點都對啊,我回去繼續閉關吧......

第二天,小編又來了

小編:姐,那個鏡柄厚度實在減不了就算了,能不能給鏡柄上下端面稍微整平一點呢,完事尾部給整的鋒利點?

DRE:這咋瞅著愣頭愣腦的呢?能行嗎?流動不應該是越光順越好嗎?我讀書少,你別騙我。

小編:姐,不忽悠你,就照這么整,降噪效果杠杠的。

DRE將信將疑的評估起了方案可行性......

上車身風噪優化的基本思路的圖5

如果后視鏡安裝在車門上的話,鏡柄的設計思路和上述一致。但是這種情況下,很多主機廠會把三角板替換成三角窗以增加駕駛員的視野,但是三角窗的出現通常會使得三角窗和側窗之間增加額外的導軌條,而導軌條的前緣會受到來流的沖擊,尾緣會產生流動分離,均會產生明顯的噪聲源。通常情況下,我們建議在保證密封和導軌效果的情況下,盡量的降低導軌的厚度,并在導軌的前后緣增加光順過渡。

04 關于三角板導流鰭

某廠風噪優化工程師:“三角板上面的導流鰭能降噪嗎?”

小 編:“不能。”

工程師:“那為啥某馬和某田都裝了?有的還裝了兩個?”

小 編:“你猜為啥某馳、某沃、某虎、某豹、某迪、某田都沒裝。”

工程師:“我不信,你給我算一下。”

小 編:“算完了,沒啥效果。”

工程師:“哥,是不是導流鰭的位置沒整對啊。”

小 編:“來來來,你來整。”

工程師:“哥,算了,我姑且相信你吧。”

哈哈哈,這段對話至少在五個以上的主機廠出現過。

曾經糾結過三角板的導流鰭是否能降風噪的讀者,追憶一下共度的美好時光哦。

上車身風噪優化的基本思路的圖6

05 關于A柱

最后,A柱這個難啃的硬骨頭有啥好的建議嗎?

上車身風噪優化的基本思路的圖7

A柱渦流跟落水槽尾流、發罩和前擋的結構都有關系,另外A柱和前擋之間的臺階以及雨水槽的形狀都會顯著影響A柱渦流的尺度和強度。不過A柱型面設計有一些比較通用的準則,希望能對各位讀者有些幫助:曲率盡量小一點,以避免或減弱流動的加速,降低A柱渦流的對側窗比較強烈的拍打。如果大老板一定要保留A柱的曲率,實在避免不了加速的話,就問問大老板能不能在A柱上面增加一條特征線,強迫流動提前分離,這樣也可以降低A柱渦流的作用強度,但是A柱渦流的尺度會略有增大。

上車身的風噪優化就介紹到這里;下一篇給大家帶來底盤噪聲的“難言之隱”,敬請期待哦。

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