Page 96 - 《应用声学》2023年第2期

284 2023 年 3 月

[ ]
和出风口，具有很多类圆柱的相似结构特征，故采 1 ∫ F r
˙
′
4πp (x, t) = dS
用基于声类比 FW-H 方程计算气动噪声，FW-H 方 c 0 r |1 − Ma r | 2
ret
程 [15−16] 为 ∫ [ ]
( 2 2 ) + F r dS, (2)
1 ∂ ∂ r |1 − Ma r |
2
− 2 p ′ ret
c 0 ∂t 2 ∂x
i 式 (2) 中，r 为声源到观测点的距离，Ma r 为马赫数
∂ ∂
= [ρv n δ(f)∇f] + [n i pδ(f)∇f] 在r 方向上的投影，F r 为载荷在r 方向上的投影。
∂t ∂x i
∂ 2 某型大型 SUV 后空调 HVAC 系统气动噪声仿
+ [T ij H(f)] , (1) 真计算所需要的几何模型结构描述如图 1(a) 所示，
∂x i ∂x j
式 (1) 中，p 为流场声压；n i 为流体沿物体表面的法 其中主要包括风管、出风口格栅和乘员舱等。由于
′
向；v n 为法向速度；c 0 为声速；T ij 为 Lighthill 应力 空调高档范围运行时暖通箱体及内部结构产生气
张量；δ(f)为Dirac delta函数；H(f)为Heaviside函 动噪声贡献相对较小，故忽略这些结构并对乘员
数。等式右端三项分别对应厚度单极子噪声源、壁 舱内的座椅和及舱表面简化 CFD 建模如图 1(b) 所
面载荷偶极子噪声源和空间四极子噪声源。由于空 示。其中 CFD 建模网格参数如下：网格采用四面
调系统结构壁面为刚性，体积脉动几乎为零，故不 体，风管及格栅网格尺寸分布为 0.5∼3 mm，壁面
考虑单极子噪声源；流场中四极子与偶极子声源强 层采用增长率为 1.1，总厚度为 1 mm 的 3 层棱柱层
度之比正比于马赫数的平方 [16] ，汽车空调系统最高 网格，乘员舱尺寸分布为 3∼20 mm，模型网格总数
4
档运行最大流速仅为 50 m/s 左右，与声速 340 m/s 为8206 × 10 左右，CFD 网格模型局部截面细节如
相比仍为低速运动，四极子噪声源强度仅为偶极子 图 2所示。
的 2%，因此四极子也可忽略不计。最终得到基于 后空调气动噪声仿真计算及预测评价流程如
Farassat1A气动噪声辐射计算公式 [15] 为 图 3 所示，气动噪声仿真预测关键步骤如虚线框内

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图 1 整车后空调系统几何模型及 CFD 简化模型
Fig. 1 Geometric model and CFD simplified model of vehicle rear air conditioning system

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图 2 CFD 计算域网格局部细节图
Fig. 2 CFD computational domain grid local details