汽車空氣動力噪聲的案例
關于汽車動力學-空氣動力學清單
1、汽車空氣動力學的重要性: 汽車空氣動力學是研究空氣流經汽車時的流動規律及空氣與汽車相互作用的一門科學。
作用在汽車上的空氣力有三種：空氣阻力、升力、側向力。作用在汽車上的力矩也有三種：縱傾力矩、側向力矩、橫擺力矩。這些力和力矩稱之為空氣動力六分力。
2、汽車空氣動力特性對汽車的影響主要有三個方面：
1）汽車動力性：：汽車的最高車速、加速時間、最大爬坡度；
2）汽車經濟性：氣動阻力與總阻力的比、氣動阻力所耗功率、氣動阻力與燃料消耗量；
3）汽車操縱穩定性：升力與縱傾力矩、側向力及橫擺力、側傾力矩。
3、關于風洞的一些知識：一臺新車設計好后，需進行風洞試驗。風洞試驗有模型風洞和實車風洞。最后還需進行道路試驗。
1）汽車風洞的分類與名稱
全尺寸風洞與模型風洞：為試驗真車的風洞叫全尺寸風洞。為試驗縮比模型或零部件的風洞叫模型風洞。
2）、空氣動力試驗風洞、全天候風洞與多用風洞：不能隨意調節試驗段氣流溫度、濕度的風洞稱為空氣動力試驗風洞；一般在這種風洞中主要進行不受氣流溫度影響的空氣動力測定。
3）可改變試驗段氣流溫度、濕度、陽光強弱和其它氣候條件的風洞稱為全天候風洞；
4）那種即用于測定空氣動力又用于測定氣候環境效果的風洞稱為多用風洞。
4、汽車風洞試驗主要研究的問題：1）研究汽車空氣動力特性：汽車的氣動阻力特性和操縱穩定性；汽車上的力及力矩；2）通過汽車表面的壓力分布與流場性能分析，研究汽車各部位的流場；3）發動機冷卻氣流的進氣和排氣特性；4）駕駛室內的通風、取暖及噪聲特性。
5、汽車行進時都受到哪些阻力：汽車行進時所受阻力大致可分為機械阻力和空氣阻力兩部分。隨著車速的提高，空氣阻力所占比例迅速提高。
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1、汽車空氣動力學的重要性: 汽車空氣動力學是研究空氣流經汽車時的流動規律及空氣與汽車相互作用的一門科學。
作用在汽車上的空氣力有三種：空氣阻力、升力、側向力。作用在汽車上的力矩也有三種：縱傾力矩、側向力矩、橫擺力矩。這些力和力矩稱之為空氣動力六分力。
2、汽車空氣動力特性對汽車的影響主要有三個方面：
1）汽車動力性：：汽車的最高車速、加速時間、最大爬坡度；
2）汽車經濟性：氣動阻力與總阻力的比、氣動阻力所耗功率、氣動阻力與燃料消耗量；
3）汽車操縱穩定性：升力與縱傾力矩、側向力及橫擺力、側傾力矩。
3、關于風洞的一些知識：一臺新車設計好后，需進行風洞試驗。風洞試驗有模型風洞和實車風洞。最后還需進行道路試驗。
1）汽車風洞的分類與名稱
全尺寸風洞與模型風洞：為試驗真車的風洞叫全尺寸風洞。為試驗縮比模型或零部件的風洞叫模型風洞。
2）、空氣動力試驗風洞、全天候風洞與多用風洞：不能隨意調節試驗段氣流溫度、濕度的風洞稱為空氣動力試驗風洞；一般在這種風洞中主要進行不受氣流溫度影響的空氣動力測定。
3）可改變試驗段氣流溫度、濕度、陽光強弱和其它氣候條件的風洞稱為全天候風洞；
4）那種即用于測定空氣動力又用于測定氣候環境效果的風洞稱為多用風洞。
4、汽車風洞試驗主要研究的問題：1）研究汽車空氣動力特性：汽車的氣動阻力特性和操縱穩定性；汽車上的力及力矩；2）通過汽車表面的壓力分布與流場性能分析，研究汽車各部位的流場；3）發動機冷卻氣流的進氣和排氣特性；4）駕駛室內的通風、取暖及噪聲特性。
5、汽車行進時都受到哪些阻力：汽車行進時所受阻力大致可分為機械阻力和空氣阻力兩部分。隨著車速的提高，空氣阻力所占比例迅速提高。
展開 整車電機振動噪聲：某混合動力汽車電機噪聲分析和降噪設計
摘要
：混合動力電動汽車與傳統汽車相比結構差異較大。傳動系統及運行模式作了改變，致使傳動系統在不同模式下表現出不同的NVH問題。以某開發過程中的混合動力轎車動力總成為研究對象，針對其開發過程中出現的電機高頻噪聲過大問題，采取正向設計方法進行優化，提升了該電機的NVH性能，其聲品質有大幅提高。研究內容對工程實際具有指導意義。
關鍵詞
：混合動力電動汽車；NVH；電機
0 引言
混合動力電動汽車與傳統汽車相比結構差異較大．傳動系統及其運行模式作了改變。致使整車的振動噪聲與傳統車相比具有新特點，傳動系統在不同模式下表現出不同的NVH問題【I‘]，使得振動噪聲的控制更為復雜。較低的背景噪聲使得原來傳統汽車中被掩蓋的噪聲凸顯出來，電機的高頻電磁噪聲會嚴重降低車內噪聲的聲音品質，同時降低乘坐舒適性。另外。電機的高扭矩和高轉速特性對齒輪系統的高頻嘯叫噪聲控制提出了新挑戰，電動汽車動力總成振動噪聲問題不單單是發動機和變速器的結構噪聲和燃燒噪聲問題．傳動結構的變化導致發動機、電機、齒輪系統之間耦合振動更為復雜。目前針對電動汽車NVH研究的相關文獻較少。振動噪聲設計應該是正向設計而不是逆向設計。振動噪聲問題應該在設計階段就進行杜絕和優化，而不是出廠和售后問題。文中以某開發過程中的混合動力轎車動力總成為研究對象．對其開發過程中電機高頻噪聲過大問題進行正向設計，采取優化措施。提升了該電機的NVH性能。其聲品質有大幅提高，對工程實際有指導意義。
1 問題描述及NVH測試
該車型的動力傳動系由發動機、行星齒輪系統、主電機、電池組、后驅電機組成。樣車在試車階段純電動模式驅動。電機轉速6250r／min時，駕駛室存在高頻電磁噪聲，車內噪聲主觀評價較差，聲品質較差；另外起步階段電機的高頻電磁噪聲同樣較大。
展開 汽車試驗：電動汽車用電動動力系噪聲測量方法
電動汽車最大的特征就是用電動動力系代替或部分代替了傳統動力總成， 這也給車輛NVH性能帶來很大變化， 給車輛噪聲控制帶來新的問題。電動動力系雖然在噪聲量級大小上小于傳統動力總成，但是相比于傳統動力總成聲音成分主要分布在中低頻，電動動力系的高頻噪聲有較大分布，所以聽起來聲音更尖銳刺耳，影響舒適性。因此電動動力系噪聲控制是電動汽車開發的重要關注技術性能。
相比傳統汽車及動力總成長時間發展形成的成熟標準體系，電動汽車是近些年才快速發展起來的，許多方面不成熟，甚至尚無標準。關于電動動力系噪聲及測量，目前汽車領域無論是國內還是國外都沒有相關標準，這使得電動動力系噪聲控制和性能開發缺乏標尺。目前有的企業借鑒工業電機噪聲測量標準，有的企業根據經驗制定一個內部方法暫時使用，有的甚至都沒有內部統一方法，這嚴重制約了電動動力系噪聲水平的提高，限制了電動汽車發展。因此為滿足行業發展需要，開展電動汽車用電動動力系噪聲評價方法相關標準研究與制定工作非常重要與緊迫。
電動汽車用電動動力系噪聲測量方法將通過對電動汽車用電動動力系技術發展應用和特性的調查，對國內相關或近似的噪聲測試標準進行參考研究，結合我國電動動力系產業現狀和試驗技術能力，對開展電動動力系噪聲評價的可行性進行分析，研究并提出適合電動汽車用電動動力系噪聲評價的方法，制定電動汽車用電動動力系噪聲測量方法標準。
電動汽車用電動動力系噪聲測量方法
1 范圍
本文件規定了電動汽車用電動動力系的聲功率級的和表面聲壓級的測量方法。
本文件適用于電動汽車用電動動力系及其子系統，其他類似結構和部件可參考使用。
展開 
汽車中的空氣動力學
此外，和三十年的汽車相比，現代汽車在造型上還沒有重大突破，主要是因為動力系統布置的限制，隨著新能源汽車時代的到來，動力系統的布置更加靈活，或許我們以后不會再看見長長的機艙，這將為未來汽車的造型設計迎來新的發展契機。
【技術】AICFD助力汽車空氣動力學設計
概述
隨著汽車工業發展與汽車行駛速度日益提高，汽車的空氣動力學亦愈來愈受到重視，優秀的空氣動力學設計不但可以達到高效節能的目的，還能夠減少噪音、提高車輛的平順性和行駛穩定性，提供更強的安全保障。如今，它已經不是航空航天領域的專利，而是現代工業設計必不可少的元素之一。
汽車空氣動力學研究主要有兩種方法：一種是進行風洞實驗，另一種則是利用計算流體動力學（CFD）技術進行數值仿真。相比風洞實驗，CFD數值仿真有著可再現性、周期短、成本低，以及全面且豐富的流場分析功能等優點。隨著計算機性能的不斷提高，CFD 軟件逐漸成為工程師的常用工具，通過數值仿真，在產品開發的初期就確立設計方案。外流場空氣動力學仿真計算作為CFD的一個方面，在現代汽車設計中扮演著至關重要的角色。
AICFD軟件介紹
AICFD 是由天洑軟件研發的一款智能熱流體仿真軟件，它實現對流動及傳熱的快速智能仿真。
展開 汽車空氣動力學分析2 ￥10
空氣速度為 30 m/s（更新），使用的湍流模型為 SST。網格由大約 350 萬個元素組成。汽車表面四周采用6棱鏡層。使用 ANSYS CFX 執行穩態仿真。
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汽車空氣動力學數值計算
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汽車空氣動力學數值計算
汽車空氣動力學數值計算.part2.rar
汽車空氣動力學數值計算.part1.rar
技術 | 汽車空氣動力學漫談
汽車行業目前已有一種共識，具有良好空氣動力學性能的汽車，加速性能更好、行駛穩定性更強、燃油經濟性更佳。隨著節能環保汽車的呼聲愈強，汽車空氣動力學性能相比以往任何時候，都更被車企所重視。本期作者將帶你走近汽車空氣動力學。
引言
如果一輛汽車以105公里/小時的速度駛向墻壁，將會發生什么？
可以想象：汽車車架會斷裂，玻璃會破碎，當然，安全氣囊也會彈出試圖保護司機和乘客，但即使現代汽車在安全方面已有著巨大進步，這樣的撞車也將會是一次嚴重的事故。因為汽車根本不可能通過任何改良設計而順利穿過一面磚墻。
但是大自然中卻存在著另外一種“墻”，汽車通過改良設計就可以順利從中穿過，這就是“空氣墻”——當汽車高速行駛時遇到的“墻”。
也許大多數人并不認可這種說法，空氣或者風怎么能算一堵墻呢。
汽車低速行駛或風不大時，我們總是很難注意到空氣與車輛的相互作用；但是高速行駛或異常大風時，空氣阻力（空氣對運動物體的作用力）對汽車的加速性能、行駛穩定性和燃油經濟性都有巨大的影響。
空氣動力學是力學的一個分支，主要研究物體與氣體相對運動時的受力特性、氣體流動規律以及伴隨發生的物理化學變化。空氣動力學在航空、航天、汽車領域都有廣泛的應用。
近幾十年來，汽車設計不同程度的考慮了空氣動力學，汽車制造商們也進行了各種各樣的創新設計，試圖使“空氣墻”更容易被穿過。
在了解空氣動力學如何應用于汽車行業之前，先了解一下“風阻系數（Cd）”。
風阻系數（Cd）
風阻系數（Cd）是衡量汽車空氣阻力的數值。
汽車以110公里/小時的車速行駛時，空氣對汽車的阻力比60公里/小時車速行駛時多出四倍。通常使用風阻系數來衡量汽車的空氣動力學能力。簡單來講，風阻系數越低，汽車的空氣動力學相對更佳，也更容易通過“空氣墻”。
一起來看幾個阻力系數值。
展開 空氣動力學在汽車造型設計中的運用
雖然有可能一輛車的Cd造得很低，但是同樣難以彌補車頭部分增加的長度和寬度所帶來的整體氣流拉力數值的上升,舉個例子來說，一部汽車的風阻系數由原來的Cd0.40下降至Cd0.38，但是車頭的寬度卻增加了75MM，這時它的CdA數值約會上升5%，這樣一來等于完全抵消了Cd下降的效果。(比如新款的ACCORD，雖然風阻系數達到了驚人的Cd0.25,可是因為車體全面比上一代要加大許多,所有在高速時的穩定性表現,我個人估計不會有大幅的攀升，如果這方面的表現的確有所改進，也首先應該歸功于軸距的加長和懸掛設定的改進，空氣動力學的成就反而是次要的。因為民用車的空氣動力學表現必須兼顧降低風噪和燃油經濟性，所有在設計時必然會對汽車的下壓力作出一定的犧牲。轉自速道改裝車論壇
因此，在大家談論Cd時，不應該認為Cd代表了一部汽車的整體空氣動力表現，更不能輕易的認為隨便加裝一只尾翼或者巨型擾流器就必然可以獲得更好的空氣動力學表現!其實充其量它只不過改善了空氣動力學中某個部分的表現而已。
3、汽車造型中空氣動力學的運用
空氣動力特性直接影響車輛的動力性、操縱穩定性、燃油經濟性以及貨車的噪聲和車身美觀。隨著車速的提高，在汽車造型中越來越重視空氣動力學這方面的影響。下面將從轎車前部、尾部、底部以及車輪淺談對汽車造型的影響。
一、車頭造型對氣動阻力影響因素主要有：車頭邊角(1)、車頭形狀、車頭高度、發動機罩(3)與前風窗造型(4)等。
1.車頭邊角的影響：車頭邊角主要是車頭上緣邊角和橫向兩側邊角。
對于非流線型車頭，存在一定程度的尖銳邊角會產生有利于減少氣動阻力的車頭負壓區。
車頭橫向邊角倒圓角，也有利于產生減小氣動阻力的車頭負壓區。
2.車頭形狀的影響
整體弧面車頭比車頭邊角倒圓氣動阻力小。
3.車頭高度的影響
頭緣位置較低的下凸型車頭氣動阻力系數最小。
展開 使用 CFD 對汽車運輸車進行空氣動力學分析。
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關于使用 CFD 項目對汽車運輸車進行空氣動力學分析
人們已經對商用卡車的空氣動力學進行了廣泛的研究，主要是因為它們對燃油效率有重大影響。卡車運輸業面臨著降低燃油消耗的挑戰，因此這是一個至關重要的問題。本文重點通過計算流體動力學 (CFD) 模擬來評估標準汽車托運車及其各種改進的阻力。對幾種用作空氣動力學裝置的蓋子進行了測試，以評估它們在降低燃油消耗方面的有效性。
展開 
電動汽車動力總成噪聲分析與優化
動力總成是純電動汽車的動力來源,其振動與噪聲性能是影響汽車舒適性的關鍵因素。純電動汽車動力總成由電機及減速器組成。永磁同步電機因體積小、功率密度高等優點而廣泛應用于電動汽車。永磁同步電機電磁噪聲和減速器嘯叫噪聲是純電動汽車NVH(noise vibration and harshness)開發中的常見問題,優化上述2種噪聲是提高純電動汽車動力總成NVH性能的重要手段。
目前,國內外對減速器齒輪嘯叫噪聲和永磁同步電機電磁噪聲都有較多的研究。減速器嘯叫是由內部齒輪在嚙合傳動中所受的不平穩的激振力和嚙合過程的傳動誤差引起的一種中高頻噪聲,其優化多是通過對齒輪進行微觀修形,改善齒輪嚙合狀況。
永磁同步電機電磁噪聲的根源是電機內部氣隙中各諧波磁場產生的交變電磁力。電磁力有切向分量和徑向分量。徑向電磁力在引起電磁振動及噪聲方面起主要作用,它使定子鐵芯產生徑向振動,徑向振動產生的噪聲是電機電磁噪聲的主要成分。
永磁同步電機電磁噪聲的優化主要有2種途徑:① 改變電機機械結構;② 減少電樞電流的諧波含量。
本文以一臺某型號純電動汽車動力總成為研究對象,首先分析了動力總成減速器的階次噪聲;然后解析分析了動力總成驅動電機的徑向電磁力特性，并利用Maxwell軟件進行仿真,識別出電機可能產生的噪聲階次;最后提出了采用聲學包包裹降低動力總成噪聲的優化措施,并進行了試驗驗證。
1 動力總成噪聲來源分析
本文研究的動力總成如圖1所示。
展開 解密幾種常見的汽車空氣動力學裝置
老司機們都知道：當汽車開的比較快時，車身會有發飄的感覺，特別是有側向風的時候這種感覺會更明顯。當然，老司機們卻未必知道這一現象是由于汽車高速行駛產生的氣動升力所致。為了改善汽車高速行駛時的穩定性，設計師們給汽車加上了各種各樣的空氣動力學裝置。本文將為你解密這些裝置的工作原理。
引言
汽車行駛時，氣流與汽車相遇后分開，一部分氣流會沿著車頂流過，一部分氣流沿著車底流過。氣流在車頂的行程相對車底來說更長，氣流的密度相對也較低。根據伯努利原理：流體速度越快，壓力就會越小。因此汽車頂部的空氣壓力就比底部小，從而產生了向上的升力。
然而，升力是飛行的要素，對于地面行駛的汽車來說，升力越大，汽車的穩定性就越差。為此工程師們開發了各種各樣的汽車空氣動力學裝置，以改善汽車高速行駛時的穩定性。
擾流板
擾流板是指安裝在汽車后箱蓋上類似倒裝的飛機尾翼的部件，主要是為汽車提供一定的下壓力。
擾流板的工作原理就是阻礙氣流流動，以在擾流板前方形成高壓區，這種較高的壓力作用在后箱蓋上從而提供下壓力。
擾流板作用原理
汽車上的擾流板多種多樣。如賽車上的擾流板較高，這是為了充分發揮擾流作用，使沒有亂流的氣流直接作用在擾流板上，而且使它產生的下壓力不致于作用車身而抵消其效應。因此必須將擾流板離開車身表面安裝。
兩廂車的頂蓋后緣常安裝一個像鴨尾那樣的擾流板，引導頂蓋上一部分氣流流過后窗表面。這樣既可使后窗后部的升力降低，也可引導氣流將后窗表面浮塵消除，避免塵污附著而影響汽車的后視野。
在許多普通轎車上，也裝有擾流板。但由于這些車的速度都不是很高，因此擾流板也難以發揮實際作用，僅僅達到美化車身外觀的目的。
展開 汽車開發中的空氣動力學及流體力學仿真
汽車開發中的空氣動力學及流體力學仿真
隨著計算機性能的不斷提高，CFD 軟件逐漸成為工程師的常用工具，在產品開發的初期就確立設計方案。今天所面臨的挑戰是如何更好地利用這些軟件，以及由誰使用。
“大約十年前，我們要說服人們相信CFD 及仿真可以帶來價值。今天，CFD 已經成為汽車行業中普遍使用的工具，應用于整個汽車開發流程的各個階段，”福特公司熱系統及空氣動力系統工程以及計算機輔助工程主管Burkhard Hupertz 博士說道。他所領導的團隊主要負責新車空氣動力學及動力總成冷卻設計的虛擬優化及驗證工作。
一項成熟的技術一旦可以帶來可靠的結果就可以得到廣泛的應用。“在車輛基本空氣動力學設計及車輛外形及底部設計優化方面所采用的方法已經非常成熟了，”他說道。因此，人們對CAE技術在開發流程中所發揮的作用的期望也發生了巨大的改變。以前，CAE 主要用來評估設計提案的可行性。“今天，由于設計參數數量的大量增加，人們希望CAE 可以幫助推進整個車輛的開發流程。”Hupertz 說道。
為了達到這個目的，福特公司正在制訂新的開發流程——如何更好地通過CFD 軟件來確定車輛設計中最重要和最有依賴性的參數。Hupertz 認為基于CAE 的實驗設計（DOE）是最佳的解決方案。DOE 可以讓工程師對大量的有關車輛造型和系統性能的設計參數的效果進行深入探索。對如何利用幾百次的測試運行有詳細規劃的優化軟件包是關鍵。此外，還有一個關鍵因素是復雜的變形工具，可以幫助設計人員知道如何對車輛造型做出改進。最后， “我們在用戶友好界面方面投入了大量精力，這樣設計人員和作圖人員就可以了解并直觀地理解空氣動力學工程師想表達的意思，”Hupertz 表示。
展開 汽車開發中的空氣動力學及流體力學仿真
今天，CFD 已經成為汽車行業中普遍使用的工具，應用于整個汽車開發流程的各個階段，”福特公司熱系統及空氣動力系統工程以及計算機輔助工程主管Burkhard Hupertz 博士說道。他所領導的團隊主要負責新車空氣動力學及動力總成冷卻設計的虛擬優化及驗證工作。
一項成熟的技術一旦可以帶來可靠的結果就可以得到廣泛的應用。“在車輛基本空氣動力學設計及車輛外形及底部設計優化方面所采用的方法已經非常成熟了，”他說道。因此，人們對CAE技術在開發流程中所發揮的作用的期望也發生了巨大的改變。以前，CAE 主要用來評估設計提案的可行性。“今天，由于設計參數數量的大量增加，人們希望CAE 可以幫助推進整個車輛的開發流程。”Hupertz 說道。
為了達到這個目的，福特公司正在制訂新的開發流程——如何更好地通過CFD 軟件來確定車輛設計中最重要和最有依賴性的參數。Hupertz 認為基于CAE 的實驗設計（DOE）是最佳的解決方案。DOE 可以讓工程師對大量的有關車輛造型和系統性能的設計參數的效果進行深入探索。對如何利用幾百次的測試運行有詳細規劃的優化軟件包是關鍵。此外，還有一個關鍵因素是復雜的變形工具，可以幫助設計人員知道如何對車輛造型做出改進。最后， “我們在用戶友好界面方面投入了大量精力，這樣設計人員和作圖人員就可以了解并直觀地理解空氣動力學工程師想表達的意思，”Hupertz 表示。
新車型，新擔心
CFD/CAE 軟件開發和解決方案供應商CD-adapco 公司道路交通總監Frederick Ross 指出，隨著CFD 軟件仿真技術的發展，其所服務的市場也在不斷發展和變化中。他認為電動汽車和電動汽車相關技術都是目前非常重要的設計對象。能源使用和管理對電動汽車和各種混合動力車來說都是非常重要的一項工作。
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