● 摘要
本文论述了气动噪声的研究的重要意义，以及有关气动噪声和数值计算的理论知识，并且应用计算流体力学软件FLUENT对简化舱背式轿车的外部流场及车外某接收点处的气动噪声进行了数值计算和分析。首先用CAD软件UG建立不带后视镜和带后视镜缩尺轿车模型，采用六面体结构网格、无滑移运动地面边界条件、分离式求解器的隐式解法和SIMPLE速度－压力耦合处理方法，并对不带后视镜模型的计算结果与试验结果进行对比，由此验证本文计算方法和计算结果的有效性。然后分别在三种行驶情况下对这两种模型进行计算：91.8km/h和126km/h匀速运动情况以及从90km/h的初速度开始以5m/s2的加速度加速到91.8km/h的加速运动情况。其中对匀速运动的计算又分三个阶段进行：第一阶段（定常流场计算阶段）采用k-湍流模型，第二阶段（非定常流场计算阶段）采用k-湍流模型，第三阶段（脉动流场计算阶段）采用大涡模拟湍流模型；对于加速运动情况，在90km/h匀速运动第一和第二阶段计算结果的基础上，采用大涡模拟湍流模型对加速运动脉动流场进行计算。动量方程的离散格式在匀速运动的第一和第二阶段采用二阶迎风格式，在匀速运动的第三阶段和加速运动中采用有限中心差分格式。匀速运动的第二和第三阶段及加速运动均采用二阶精度时间积分方案。最后根据计算得出的速度矢量图和压力分布图，对接收点处的流速、压力、脉动压力、声压级及总声压级进行分析，研究不同车速、匀速和加速运动、有无后视镜这三种情况对接收点处脉动流场和气动噪声的影响。对于匀速运动，车速越大，接收点处流速越大，压力越小，脉动压力的脉动幅度越大，在每个频率上所对应的声压级基本上越大，总声压级也越大；在同一行驶速度下，加速运动比匀速运动在接收点处的流速要大，压力要小，在每个频率上所对应的声压级基本上要大，总声压级要大，声压级随频率的变化情况与匀速运动一样；在同一行驶情况下，带后视镜模型比无后视镜模型接收点处流速低、在每个频率上所对应的声压级大、总声压级高。