轿车后视镜区域非定常流场与气动噪声仿真研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

国内研究现状：国内对于汽车空气动力学的研究起步较晚，研究内容以实际应用为主，而理论研究较少，大体经过了对气动噪声的认识与改型降噪的阶段[15]。1995年江苏理工大学的葛芚、宫镇重点研究了后视镜产生的车外气流辐射噪声[31]。2006年吉林大学研究人员通过研究后视镜车身侧窗位置处汽车形状、车的表面流场、风激励噪声、和车外脉动压力之间的关系，分析了气动噪声形成的机理[15]。2009年湖南大学的谷正气等人应用大涡模拟方法对后视镜进行了气动噪声分析，并对后视镜局部造型进行了改进，达到降噪目的[11]。2013年吉利汽车研究院的陈继福等人详细研究了汽车外部后视镜的造型与结构对气动噪声的影响[9]。

国外研究现状：国外对于汽车空气动力学的研究主要侧重于理论分析，而对于实际整车减阻降噪研究较少[15]。那维尔-斯托克斯推到出了lighthill方程，可根据气流运动计算声音[32]。随后powell提出的涡声理论在理论层面上揭示了湍流发声[33]。1969年，ffowcswilliams和hawkings推导出了研究汽车气动噪声的经典方法fw-h方程[34]。1998年，r.siegert等人通过对一款简单后视镜进行风洞试验和仿真模拟研究了汽车噪声的产生原理[34]。2008年福特汽车研究院的alexandersnegirew，bahramkhalighi等人研究比较了gmt360和gmx320两款后视镜的尾流区域特征[23]。2011年，jeong-hyunkim和yongounhan在风洞实验室中测量研究了汽车后视镜附近的涡流结构。2012年，bahramkhalighi、alexandersnegirew等人通过对两款汽车后视镜的流场和产生的风激励噪声进行仿真，研究了轿车外后视镜对流场和噪声的影响，并对不同的仿真方法进行了对比[23]。

研究目的：后视镜作为主要的气动噪声源之一，是车身外部显著的突出物，其尾流区域结构复杂，产生的强烈的湍流结构规律性运动并拍打前车窗，产生气动噪声。本文旨在对轿车简化模型的外部后视镜区域非定常流场与气动噪声进行仿真分析，并提出降噪减阻的方法，为实际工程应用提供理论与仿真基础。

2. 研究的基本内容与方案

研究的基本内容：

本文采用仿真模拟的方法，以mira模型为基础研究了车外后视镜区域的非定常流场及气动噪声特性，并针对原车后视镜局部造型提出了改进方法。首先采用catai软件建立mira模型，mira模型具有汽车的简易外形，并且拥有大量的风洞试验数据，是目前国际上用来研究汽车空气动力学的通用模型。对模拟的关键部件，如后视镜等的细部结构则应尽量保留，由此建立了简化的几何模型。简化模型包括有外后视镜和无外后视镜两种，其余部位均相同，旨在研究外后视镜的存在对整车外部流场及气动噪声的影响。然后利用hypermesh软件对简化模型进行面网格的划分，随后导入到tgrid软件继续对简化模型进行体网格的划分。划分网格完毕，利用计算流体力学软件fluent对整车模型进行数值模拟，分析汽车外后视镜区域的气动特性，过程分别为稳态数值模拟阶段使用k-wsst模型，瞬态计算采用大涡模拟方法，再应用莱特希尔-柯尔声类比理论，将瞬态计算得到的流场信号通过fw-h方程转化为噪声信号，通过fft变换得到所取监测点在频域内的声压级频谱，用来预测车外气动噪声特性。最后根据仿真结果对后视镜局部造型提出优化改进的方法，以达到降低汽车车外气动噪声的目的。

研究目标：

3. 研究计划与安排

3月中旬至3月底：前处理及求解条件的设置。

4月：计算机数值求解，catia绘图。

5月初：仿真结果分析，撰写论文。

4. 参考文献（12篇以上）

1.高长凤.车外翼缘仿生后视镜对气动噪声的影响研究[d].吉林：吉林大学硕士学位论文，2014.

2.杨博，胡兴军，张英朝.汽车后视镜区域非定常流场与气动噪声研究[j].机械工程学报，2010，46（22）：151-155.

3.于剑泽，乔鑫，李飞．汽车后视镜气动噪声数值分析与结构改进[a].中国机械工程学会机械工业自动化分会、中国力学学会产学研工作委员会、中国软件协会数学软件分会、陕西省国防科技工业信息化协会.第八届中国cae工程分析技术年会暨2012全国计算机辅助工程（cae）技术与应用高级研讨会论文集[c].中国机械工程学会机械工业自动化分会、中国力学学会产学研工作委员会、中国软件协会数学软件分会、陕西省国防科技工业信息化协会，2012.