Page 95 - 《应用声学》2023年第2期

第 42 卷 第 2 期 黄毅等： 数值仿真生成的汽车后空调气动噪声预测及评价 283

performance of the rear air conditioner. The results of simulation calculation and prediction evaluation show
that the simulation error of aerodynamic noise of this method is less than 10%, and the subjective prediction
error is less than 0.5 points, and the proposed method can effectively guide the prospective prediction and
development of aerodynamic noise performance of the air conditioner.
Keywords: Automobile HVAC aerodynamic noise; Computational fluid dynamics modeling; FW-H acoustic
analogy; Neural network prediction; Genetic Algorithm

Caro 等 [10] 基于延迟分离涡 (Delay detached eddy
0 引言 simulation, DDES) 湍流模型，分别采用 Ligthill 和

Mohring 声类比计算标准风管的气动噪声，并探
汽车空调供暖通风与空气调节 (Heating ven-
讨了 y+ 值、壁面函数等参数对计算精度的影响，
tilation air conditioner, HVAC)系统在保障车内乘
提出了一套提高计算精度的参数合理设置方法。
客温度和空气环境舒适性的同时，也带来了车内噪
Kierkegaard 等 [11] 对比了直接法和耦合方求解标
声 NVH 问题，尤其在新能源汽车越来越普及的趋
准风管气动噪声的精度，结果表明直接法由于不
势下，空调高档运行产生的噪声成为车内乘客声学
能区分因湍流产生流体动压和声压劣势，直接数
环境舒适性评价的关键因素之一 [1] 。汽车空调系统
值计算精度较耦合方法低。Perot 等 [12] 、Lee 等 [13]
产生的噪声主要包括机械噪声、电磁噪声和气动噪
采用 LBM 直接法研究了风管局部结构对气动噪声
声 [2] ，在空调高档运行工况下主要表现为气动噪声，
大小和频带特征的影响机理。Vasanth 等 [14] 采用
其主要来源于空调系统风管和出风口格栅，噪声贡
DES 和声类比方法计算 HVAC 箱体产生的气动噪
献大于空调箱体和及内部鼓风机等产生的噪声 [3] 。
声，计算误差在 5% 以内，减少了产品开发的重复试
因此，对汽车空调系统产生的车内气动噪声进行前
验周期。
瞻性预测和评价研究极为重要。
目前对于汽车空调 HVAC 系统产生的气动噪
国内外对空调 HVAC 系统气动噪声的研究重
声仿真预测方法大部分集中在单体级或通过标准
点围绕在气动噪声特性试验、数值计算方法两方面
风管探讨气动噪声机理，仅少量的研究针对整车
展开。Madani 等 [4] 对汽车空调系统单体进行台架
级，且未对 HVAC 系统整车级气动噪声的特性进
噪声测试和分析，表明空调系统在 500 Hz 以下的
行研究，也未建立起 HVAC 气动噪声和主观评价之
低频气动噪声主要来源于风道和HVAC箱体。Ayar
间的预测模型，使得整车 HVAC 气动噪声的仿真开
等 [5] 通过试验方法对空调系统的气动噪声频谱特
发呈现局部性和滞后性。针对这些弊端，本文针对
征进行了研究，分别验证了由直管部分产生的多
整车后空调气动噪声的预测和评价问题，先通过
个驻波特征峰值、暖通箱体产生的低频尖峰噪声
HVAC 系统整车计算流体动力学 (Computational
和出口格栅产生的宽频噪声。邓晓龙等 [6] 、Chen
fluid dynamics, CFD) 和 FW-H 声类比仿真预测车
等 [7] 采用大涡模拟 (Large eddy simulation, LES)
内气动噪声和分析其频带特征机理；然后将仿真生
和 Lighthill 声类比方法预测乘用车空调风管单体
成的噪声时域数据转化成声频格式，并开发 GUI 界
产生的气动噪声，预测结果与试验趋势一致，可用
面展开多维度主观评价和客观参数计算及其相关
于定性优化。卿宏军等 [8] 采用德国整车行业标准
性分析；最后建立了主客观之间的神经网络映射预
风管模型，基于分离涡 (Detached eddy simulation,
测模型，验证了基于仿真生成的气动噪声数据预测
DES) 模型，分别采用声类比、直接数值模拟 (Di-
HVAC 车内气动噪声的准确性和有效性，为前瞻性
rect numerical simulation, DNS) 和耦合仿真方法
评价和指导 HVAC 车内气动噪声提供了一个全面
求解风管远场辐射噪声，试验结果表明声类比方
闭环的有效途径。
法求解精度最高。张佳等 [9] 采用格子玻尔兹曼方
法 (Lattice-Boltzmann method, LBM) 直接计算整 1 整车空调气动噪声仿真
车空调系统的气动噪声，克服了传统直接计算气
动声学 (Computational aero-acoustics, CAA) 方法 1.1 气动噪声计算方法及流程描述
求解不稳定的弊端，但对低频噪声预测精度较差。 后空调 HVAC 系统主要包含暖通箱体、风管