论文部分内容阅读
汽车噪声的大小是衡量汽车质量水平的重要指标。车内噪声过高不仅增加驾驶员和乘员的疲劳,影响乘坐舒适性,严重的话甚至会影响汽车的行驶安全,所以汽车生产商和消费者对车内噪声的要求越来越高。随着汽车各种机械噪声源的控制、新型吸声材料的应用以及乘员室密封性能的提高,空调系统气动噪声逐渐成为汽车车内噪声的主要噪声源。离心通风机是空调系统进行空气循环的动力源,其运转时会产生很大的气动噪声,是空调系统的主要噪声源。因此研究空调离心通风机气动噪声具有非常实际的意义。传统方法计算离心通风机的气动噪声时,将固体设置为光滑壁面,并未考虑固体的变形及振动对流场的影响。离心通风机运转时,产生的高速气流与蜗壳及叶轮之间存在相互作用:气体对蜗壳与叶轮将施加一个非定常作用力,使固体产生变形与振动,而固体的变形与振动反过来又作用于气体,影响气体流场的分布,进而改变流体载荷的分布和大小。因此,流场计算时不考虑固体对流场的作用,可能导致离心通风机流场和声场的分析结果与实际不符,所以计算时考虑流固耦合作用是十分必要的。本文主要研究内容如下:1.对某汽车空调离心通风机进行数值模拟,并对流场及声场特性进行分析,探讨了气流的流场分布和气动噪声的内在关系,为后续降噪研究提供依据。2.流固耦合求解方法分为单向流固耦合和双向流固耦合,本文采用双向流固耦合计算方法。为验证该方法计算的准确性,对一简易模型同时进行单、双向流固耦合及非耦合计算,通过与风洞试验结果对比,得知双向流固耦合数值计算方法比单向耦合以及非耦合计算更为准确、可靠。3.对汽车空调离心通风机进行双向流固耦合计算,并与非耦合计算结果进行对比,分析蜗壳和叶轮的变形与振动对离心通风机流场与声场的影响。结果表明,在考虑流固耦合作用后,离心通风机流场湍流增加,脉动压力不稳定性增强,强度加大,气动噪声升高。4.对离心通风机的气动噪声进行优化。通过对叶轮相关参数的优化设计,构建近似模型并采用遗传算法对设计变量和设计目标进行优化,获得了理想的叶轮参数以及目标值。结果表明,与原始的通风机叶轮相比,优化后在不影响离心通风机性能的条件下,气动噪声降低了8.43%。