随着高等公路的迅猛发展以及汽车的普及,高速公路出行越加普遍。汽车高速行车工况下,车窗开启所产生的气动噪声严重影响舒适性;而车窗长时间关闭,二氧化碳浓度升高又容易产生疲劳诱发交通事故。因此,深入分析气动噪声意义重大。本文采用直接计算LBM-LES法,对某款实车全尺寸模型进行仿真分析,结合道路试验对包含风振噪声的较宽频段气动噪声进行研究。揭示风振噪声发声机理,分析风振噪声主要影响因素,归纳总结不同工况下风振噪声的变化规律,并给出汽车高速行车工况下车窗开启方式的合理建议。主要结论如下:(1)车窗开口处剪切层内涡的周期性脱落、迁移、碰撞及耗散等过程是风振噪声产生的主要原因。特定來流速度下剪切层内的脱涡频率与乘员室腔体的固有频率越接近,剪切层内的速度脉动越明显,风振现象也越明显,当脱涡频率等于腔体的固有频率时,发生Helmholtz共振,风振噪声最强。对于本文车型,天窗全开、來流速度25m/s时,发生Helmholtz共振,峰值声压为135.67dB,风振频率为28.00Hz。(2)天窗风振噪声随开度的增大而增大,而倾斜开启方式下不存在风振现象;前侧窗所处流场存在三个不同区域,其风振噪声随开度的增加先增大后减小;由于后视镜尾流的耗散后侧窗处整体流场相对平稳,后侧窗风振噪声随开度的增大而增大;后侧窗开启时气体的涌入量远大于前侧窗开启工况,而气体的导出量及膨胀幅度小于前侧窗开启工况,且所生成的涡旋尺度远大于前侧窗开启工况,风振噪声更强。(3)风振现象属于低频现象,其波长跨度远超乘员室腔体尺寸,不同位置的风振噪声峰值、风振频率几乎相同;前侧窗开启工况的仿真结果中,由于气流在监测点及附近产生的无规律压力脉动的干涉,峰值声压从窗口向内依次递增。(4)车窗组合开启时,风振噪声最大值出现在两车窗开度都在最大风振噪声开度下;非对称开启模式下存在“通风效应”,可作为降低风振噪声的措施;对称开启模式下,脉动压力幅值增大,风振噪声更强。(5)汽车高速行驶过程中,若需单独开启天窗换气,建议天窗水平开启开度小于60%或以倾斜开启方式开启;若需单独开启侧窗换气,建议前侧窗开度小于40%或大于80%,后侧窗开度不超过60%,且若无特殊需要,建议开启前侧窗以代替后侧窗;若有快速换气需求,基于“通风效应”,建议以天窗-侧窗组合开启模式代替天窗单开,且天窗开度不宜超过60%,以前侧窗-后侧窗组合开启模式代替后侧窗单开,以前侧窗-前侧窗非对称组合开启模式代替前侧窗单开,应尽量避免两后侧窗同时开启,若同时开启,每扇开度不宜超过50%。(6)车窗开启时除特殊频率的风振噪声外,还伴随着宽频的气动噪声。仿真与试验表明,中频段的气动噪声与來流速度呈正相关,随侧窗开度的变化较小。