高品質天窗擋風板的風噪聲分析

高品質天窗擋風板的風噪聲分析

為了降低汽車的空氣阻力，車頂往往需要傾斜才能保證與前風窗玻璃平滑連接，這使得天窗后緣高于前緣，且往往是整車最高點，這種結構在汽車行駛開啟天窗時會引發風噪聲。該噪聲的A加權聲壓級可以達到100dB以上，影響駕駛員和乘員的舒適性，同時還影響車內語音通話的清晰度。為解決這一問題，常采用矩形條狀天窗擋風板。但這種擋風板只能減小空氣流動引起的車內空腔共振，對于車內語音通話清晰度的改善效果甚微。而高端車采用的由玻纖尼龍、尼龍布等纖維材料構成的網狀擋風板雖然表現出良好的性能特性，但成本較高。對此，研究分析了流經天窗的空氣湍流，提出了一種翼型高品質天窗擋風板，并通過試驗對該擋風板的性能進行評價。

汽車行駛時，若打開天窗，車廂內形成空腔，在天窗前緣形成不穩定的剪切層，從而形成渦流。這些渦流隨著氣流向后流動，撞擊到天窗后緣發生破碎，產生一個向四面傳播的壓力波，向前的壓力波再次引起渦流的形成，該過程將以與速度相關的頻率重復進行。因而，在設計翼型天窗擋風板時應考慮兩個關鍵標準：①不能形成不穩定的剪切層；②形成的渦流不會撞擊天窗后緣?；谶@兩個標準，設計了翼型天窗擋風板（如圖1）。

對所設計的翼型天窗擋風板進行了性能測試。試驗在美國菲尼克斯的聲學風洞試驗室中進行，試驗汽車采用一輛日產中型運動型多用途汽車（SUV），并在駕駛員耳部位置安裝麥克風。試驗設定汽車正面空氣和汽車相對速度為120km/h，設定翼型天窗擋風板橫向長度分別為17mm、27mm和34mm，記錄車內麥克風采集的聲音，并轉換為A加權聲壓級和語音清晰度指數。試驗結果表明：①與傳統天窗擋風板相比，翼型天窗擋風板的A加權聲壓級和語音清晰度指數均得到改善，且隨著橫向長度的增加，這種改善越明顯，分別改善了10%、26%和29%；②與纖維材料構成的網狀天窗擋風板相比，27mm翼型天窗擋風板與其性能大致相同，34mm翼型天窗擋風板的語音清晰度指數顯著改善，但是A加權聲壓級高出1dB。

圖1 翼型天窗擋風板剖面

SumonSinhaetal.SAE 2016-01-1806.

編譯：陳丁躍