Page 180 - 《应用声学》2022年第4期

678 2022 年 7 月

静止液体质量，M n 、K n 、C n 、a n 和h n 为等效模型的 流体运动噪声问题的频率成分较高，能量贡献较小，
第 n 阶液体晃动质量、刚度、阻尼和加速度以及距 且容易在整车传递路径中衰减耗散，通常不是造成
离自由液面高度。F 为晃动液体对油箱壁面结构的 车内晃荡声抱怨的主要因素；Q 2 为稳态撞击壁面的
惯性冲击载荷力，θ 为壁面夹角，F n 为法向载荷分 流体分量。另外，如果燃油箱壳体两侧存在台阶面
量，F t 为切向载荷分量。其中，F n 是车内晃荡问题 等顶部空腔特征，在一定的充液油量时，因表面自由
的主要激励源，将撞击油箱壁面引起低频的振动噪 液面 Q 1 的上下运动，可能拍击壳体表面而产生 “咚
声，并传递到车内。Q 为自由液面的总流量，Q 1 为 咚” 晃荡声。文献 [7] 通过油箱上部壳体粘贴丁基约
可能发生翻卷与飞溅的自由表面流量，其引起油液 束阻尼板，台架验证可以减弱晃荡声压级。

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图 6 车内噪声与油箱振动的时域相关性分析
Fig. 6 Time-domain correlation analysis of vehicle interior sound and fuel tank surface vibration

基于以上等效动力学模型的分析，在设计过程
3 基于整车传递路径的晃荡声优化
中，可以通过油箱壁面曲率、表面形貌和尺寸参数
的优化，降低油液惯性撞击导致的晃荡问题，如图 7 根据油液晃荡激励传递到车内的方式，大致可
和图8所示。 分为“空气声”和“结构声”路径。通常，“空气声” 路
径对车内晃荡声的贡献量较小，并且对车外高频晃
Z
X
荡声的衰减能力较高。而油箱内晃动的油液撞击壳
Y
体，激励燃油箱的结构振动，并通过与车身相接的隔
͖ӑҒ ืՔ ͖ӑՑ ืՔ 振垫、绑带和安装螺栓等传递到车身，引起车内的
低频声辐射问题，这被称之为 “结构声” 路径，这是
图 7 燃油箱外形曲率的优化设计示意图
工程上解决油液晃荡问题的关键控制路径 [7] 。
Fig. 7 The optimum design diagram for fuel tank
如图 9 所示，油箱壳体 x 向的振动冲击特征明
shape curvature
显，主要峰值频谱分布在 400 Hz 以内，这与制动过
Z
X 程中惯性力载荷的作用方向相同；油箱壳体y 向和z
Y
向的振动冲击能量较小，并不是晃荡油液的主要激
͖ӑҒ ͖ӑՑ 励方向；右侧油箱的振动特征明显大于左侧油箱，说
明该车型的晃荡声问题主要是右侧油箱内油液引
图 8 燃油箱上壳体形貌的优化设计示意图
起的，并且右侧油箱容积比左侧要大得多，因此其惯
Fig. 8 The optimum design diagram for fuel tank
upper surface morphology 性冲量也较大。