高品质天窗挡风板的风噪声分析

高品质天窗挡风板的风噪声分析

为了降低汽车的空气阻力，车顶往往需要倾斜才能保证与前风窗玻璃平滑连接，这使得天窗后缘高于前缘，且往往是整车最高点，这种结构在汽车行驶开启天窗时会引发风噪声。该噪声的A加权声压级可以达到100dB以上，影响驾驶员和乘员的舒适性，同时还影响车内语音通话的清晰度。为解决这一问题，常采用矩形条状天窗挡风板。但这种挡风板只能减小空气流动引起的车内空腔共振，对于车内语音通话清晰度的改善效果甚微。而高端车采用的由玻纤尼龙、尼龙布等纤维材料构成的网状挡风板虽然表现出良好的性能特性，但成本较高。对此，研究分析了流经天窗的空气湍流，提出了一种翼型高品质天窗挡风板，并通过试验对该挡风板的性能进行评价。

汽车行驶时，若打开天窗，车厢内形成空腔，在天窗前缘形成不稳定的剪切层，从而形成涡流。这些涡流随着气流向后流动，撞击到天窗后缘发生破碎，产生一个向四面传播的压力波，向前的压力波再次引起涡流的形成，该过程将以与速度相关的频率重复进行。因而，在设计翼型天窗挡风板时应考虑两个关键标准：①不能形成不稳定的剪切层；②形成的涡流不会撞击天窗后缘。基于这两个标准，设计了翼型天窗挡风板（如图1）。

对所设计的翼型天窗挡风板进行了性能测试。试验在美国菲尼克斯的声学风洞试验室中进行，试验汽车采用一辆日产中型运动型多用途汽车（SUV），并在驾驶员耳部位置安装麦克风。试验设定汽车正面空气和汽车相对速度为120km/h，设定翼型天窗挡风板横向长度分别为17mm、27mm和34mm，记录车内麦克风采集的声音，并转换为A加权声压级和语音清晰度指数。试验结果表明：①与传统天窗挡风板相比，翼型天窗挡风板的A加权声压级和语音清晰度指数均得到改善，且随着横向长度的增加，这种改善越明显，分别改善了10%、26%和29%；②与纤维材料构成的网状天窗挡风板相比，27mm翼型天窗挡风板与其性能大致相同，34mm翼型天窗挡风板的语音清晰度指数显著改善，但是A加权声压级高出1dB。

图1 翼型天窗挡风板剖面

SumonSinhaetal.SAE 2016-01-1806.

编译：陈丁跃