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車輛外造型面上的氣動噪聲測量

2021-03-12 18:52:13·  來源：中汽中心空氣動力學(xué)實(shí)驗室  作者：CATARC-AERO  
　
隨著汽車品質(zhì)的提升，汽車氣動噪聲的關(guān)注度越來越高。對車輛外造型面氣動噪聲的測量有助于人們了解外造型面上氣動噪聲分布狀態(tài)，為進(jìn)一步研究提供數(shù)據(jù)支撐。同時
隨著汽車品質(zhì)的提升，汽車氣動噪聲的關(guān)注度越來越高。對車輛外造型面氣動噪聲的測量有助于人們了解外造型面上氣動噪聲分布狀態(tài)，為進(jìn)一步研究提供數(shù)據(jù)支撐。同時車輛外造型面的氣動噪聲測量數(shù)據(jù)也應(yīng)用于流體軟件開發(fā)和仿真計算中的對標(biāo)工作，以驗證計算的準(zhǔn)確性。

測量車輛外造型面氣動噪聲的麥克風(fēng)可根據(jù)安裝形式分為表面式和嵌入式。表面式麥克風(fēng)要求測量麥克風(fēng)本體盡可能薄，傳輸數(shù)據(jù)線盡可能細(xì)，且一般添加環(huán)形襯墊，以減小麥克風(fēng)本身對外造型面氣流的影響。嵌入式需要在外造型面表面開孔，使麥克風(fēng)膜片與外造型面平齊，一般用于汽車油泥模型。相比于表面式麥克風(fēng)，嵌入式麥克風(fēng)需要在外造型面開孔，實(shí)施難度大，但對外造型面氣流影響較小，相對精度高。
 
汽車氣動噪聲屬于寬頻帶噪聲，因此麥克風(fēng)的測量頻率需要滿足頻率測試需求，通常要求測試用麥克風(fēng)的測量頻率范圍滿足20-20000Hz?，F(xiàn)應(yīng)用于車輛外造型面氣動噪聲測量的表面麥克風(fēng)主要有B&K 4949型、GRAS 40LS型、48LA型、48LX型等。嵌入式麥克風(fēng)主要有GRAS47BX等。
 
  圖1 B&K 4949型表面麥克風(fēng)(圖片來源https://www.bksv.com/en/transducers/acoustic/microphones/special-microphones/4949)  
圖2 GRAS 40LS型表面麥克風(fēng)   
 
圖3 GRAS 48LA型表面麥克風(fēng) 
 
          圖4 GRAS 48LX-8型表面麥克風(fēng)
圖5 GRAS47BX型表面麥克風(fēng)
（圖2、3、4、5來源https://www.grasacoustics.com/）
 
研究表明，汽車氣動噪聲主要由側(cè)窗玻璃傳入車內(nèi)，因此，一般將麥克風(fēng)布置在側(cè)窗玻璃外表面，后文所述均以在側(cè)窗玻璃外表面布置麥克風(fēng)為例。
 
表面麥克風(fēng)在側(cè)窗玻璃外表面的布點(diǎn)位置

一般布點(diǎn)布置在側(cè)窗上部區(qū)域（主要受流過A柱氣流影響），如圖中區(qū)域1；三角蓋板后部區(qū)域（主要受流過蓋板氣流影響），如圖中區(qū)域2；后視鏡尾流區(qū)域（主要受流過后視鏡氣流影響），如圖中區(qū)域3。若測試目的不同，布點(diǎn)位置也會不盡相同。
圖6 側(cè)窗表面布點(diǎn)示意圖
 
試驗工況（以風(fēng)洞試驗為例）

風(fēng)速一般為120km/h，車輛狀態(tài)一般為：
1、除聲學(xué)測量儀器外不加載任何配重；
2、試驗車定位在駐室試驗段天平轉(zhuǎn)盤中心稍靠前位置；
3、輪胎不旋轉(zhuǎn)；
4、風(fēng)擋雨刮器處于收起位置；
5、空調(diào)關(guān)閉，均設(shè)定內(nèi)循環(huán)模式，空調(diào)出風(fēng)口完全關(guān)閉；
6、車窗處于關(guān)閉狀態(tài)；
7、車輛裝配間隙均用膠帶密封。
 
試驗流程（以表面式麥克風(fēng)風(fēng)洞試驗為例）

首先根據(jù)已確定測量坐標(biāo)，在側(cè)窗外表面標(biāo)記測量點(diǎn)位置及布線路徑；后根據(jù)標(biāo)記點(diǎn)粘貼表面麥克風(fēng)及數(shù)據(jù)傳輸線；最后將傳輸線連接數(shù)采設(shè)備并連接電腦進(jìn)行測試。
 
試驗注意事項（以表面式麥克風(fēng)風(fēng)洞試驗為例）

1、因麥克風(fēng)中心為接收信號膜片，極易損壞，所以麥克風(fēng)中心膜片在任何情況下均禁止用手觸碰；
2、使用麥克風(fēng)前需要用校準(zhǔn)器逐個校準(zhǔn)；
3、若以仿真試驗對標(biāo)/優(yōu)化方案驗證為目的，試驗車需為全密封狀態(tài)，避免裝配縫隙等對試驗結(jié)果的影響；
4、麥克風(fēng)后數(shù)據(jù)線應(yīng)盡量布置在側(cè)窗上部泥槽和下部水切位置，側(cè)窗中部區(qū)域數(shù)據(jù)線沿著玻璃表面向后布置，同時需要保證線纜與下游麥克風(fēng)之間留有較大距離，避免產(chǎn)生較大的干擾氣流；
5、麥克風(fēng)數(shù)量不宜過多，避免影響整個側(cè)窗表面的氣流流動；
6、麥克風(fēng)布置盡量避免在同一水平線上；
7、麥克風(fēng)布置不能距離水切位置過近，避免麥克風(fēng)本體與流過水切氣流相互擾動對試驗結(jié)果產(chǎn)生影響；
8、推薦使用相對較薄的鋁箔膠帶固定麥克風(fēng)；
9、膠帶不能只固定環(huán)形墊片，需固定麥克風(fēng)本體，防止風(fēng)吹動時產(chǎn)生振動，且避免膠帶粘貼在麥克風(fēng)中心接收器位置；
10、粘貼膠帶遵循從后向前原則，避免膠帶段差對氣流產(chǎn)生影響；
11、麥克風(fēng)后部數(shù)據(jù)傳輸線纖細(xì)且容易損壞，不能用力拉扯；一般數(shù)據(jù)線長度為1.5m左右，連接數(shù)采設(shè)備有時需要預(yù)先準(zhǔn)備延長線；
12、布線后需要逐個確認(rèn)各麥克風(fēng)是否工作正常，麥克風(fēng)與采集設(shè)備的通道是否相匹配；
13、測試完成后，需對麥克風(fēng)及時清理，去掉膠帶及污垢，測試麥克風(fēng)是否正常，若無異常則存放到設(shè)備間。
 
圖7 麥克風(fēng)布線示意圖
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