车内噪声的数值化分析与降噪设计

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车辆噪声问题受到了汽车制造商的普遍关注,而车内结构噪声是车辆噪声问题的重中之重,直接影响着车辆乘坐舒适性。妥善缓解车内结构噪声对车内乘员造成的感官影响,改善车辆乘坐舒适性,对提高汽车厂家在市场中的品牌效应并促进销售量具有重要作用。  以某轻型客车车身为例,提出基于声压响应幅度判定参数改善车内噪声水平的方法。该判定参数由振型耦合系数、频率重叠系数和激励力作用点处的结构振型分量三者的乘积组成,能够直观反映车内声压水平状况。振型耦合系数公式包含结构和声腔在耦合面上的振型等参量,频率重叠系数公式则包含结构固有频率、声腔固有频率以及激励力频率等参量,因此应对车身结构和声腔模型进行模态分析。  第一,由一般腔体结构耦合系统的内部声场表达式引出振型耦合系数和频率重叠系数。以长方体结构声耦合模型为例,利用有限元法推导了振型耦合系数的有限元近似解公式,并验证了该近似表达式的精确性。在不同激励力频率下,分析了频率耦合系数的频率耦合特征,为后文改进车身结构提供理论依据。  第二,建立了车身结构有限元模型,介绍了结构模态分析理论并进行结构模态分析,探究结构的固有频率和振型信息。将结构有限元模态和试验模态进行对比,验证了结构有限元模型可信。  第三,生成了声腔有限元模型,介绍了声学模态基本理论并进行声学模态分析,得到声腔的固有频率和振型,详细分析了声腔振型在各阶模态下的分布特征。  第四,计算车身顶棚的声压响应幅度判定参数,具体分析振型耦合系数和频率重叠系数的计算结果,找到顶棚结构的改进方案,该改进方案使得车身顶棚的声压响应幅度判定参数有所降低。  第五,以发动机激励为例,对改进前后车身声固耦合模型进行了车内耦合噪声仿真分析,通过比较发现,场点处的声压级曲线和总声压级水平均有下降,说明本文通过计算声压响应幅度判定参数进行车内降噪设计的方法具有可行性。
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