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1 背景描述

传统上车轮叶子板的内衬采用的是塑料制成。为了降低轮胎噪声,开始采用编织材料作为叶子板的内衬。为评估这种内衬对轮胎噪声的实际降噪效果,需要建立精确的声学模型进行仿真模拟。

2 技术难点

对后叶子板内衬降低轮胎噪声的仿真模拟主要有以下几个方面的技术难点:

 内衬材料的精确模拟

内衬往往采用多孔介质材料,例如编织物等,包含复杂的内部结构,对其内部结构进行详细建模计算并非明智之举。Actran软件使用Biot模型对这类内衬材料进行建模,模拟它的吸声作用。

 噪声传播的精确模拟

后叶子板和车身包含复杂的曲面结构,声波在这些结构之间传播,存在着复杂的反射、折射及衍射现象。需要有精确的声传播计算模型对这些物理现象精确的模拟。Actran软件引入声学有限元声传播计算方法,可解决复杂结构中的声传播问题。

3 案例介绍

仿真模型为Volvo V70汽车的后车身模型。后叶子板内衬采用的编织材料制成,内衬和车身之间有一段空隙,见下图所示。实物模型首先进行了现场试验。仿真模拟的目的为:1)和试验对比,验证仿真结果;2)评估编织材料内衬对轮胎噪声的降低效果。


    

Volvo V70的后叶子板内衬实物图

仿真分析的最高声学频率达到2000Hz。车身、车窗和塑料内饰材料均为壁面边界。内衬材料需要一层网格单元,定义为多孔介质材料,与车身之间的空隙用七层空气单元模拟。求解域的外边界定义为无限元,计算向无限远场的噪声辐射和声功率。在车轮前部放置点声源。车轮周围布置麦克风,计算声压。并计算轮胎周围和内衬处的声功率,评估各位置上通过的噪声在总噪声中所占的比率。


声学仿真模型


后叶子板内衬材料的声学建模


声压评估和声功率评估

相比塑料,采用编织材料作为内衬,轮胎周围的声压要小得多,在峰值频率上有大约6dB左右的降噪量。内衬的吸声系数为通过内衬的部分声功率与外边界上总声功率之比,900Hz达到最大值0.2,在声压峰值频率1140H处为0.15。


不同内衬材料的声压仿真结果


不同位置上声功率所占比率

4 结论

Actran软件为汽车后叶子板内衬的吸声性能评估提供了一种解决方案,并且与试验结果进行对比,得到很好的验证。可用来进一步开展降低轮胎噪声方面的研究工作。