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风燥试验到底是怎么回事?去看看长安UNI-T怎么玩!

2020年09月17日 22:37:01
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还记得上周长安逸动PLUS在亚洲最大的汽车风洞实验室进行了风阻直播测试,成功拿下行业首批中汽研"低风阻汽车"认证吗?风口上的长安汽车这一次将矛头瞄准了"风燥测试",只不过这次"乘风破浪"的车型变成了长安汽车的另一款网红——UNI-T。9月16日,长安UNI-T在中国汽研空气动力学-声学风洞试验室进行了一场"风口上的直播",带我们一同去探索风噪的奥秘。

先来科普一波!什么是风燥呢?

在汽车驾驶的过程中,常常会有各种噪音,例如发动机噪音、路噪、胎噪,而汽车在行驶过程中,车身表面的形状、轮廓与气流发生相互作用产生的噪音,被称为风噪。汽车行驶速度越快,风噪越大。一旦车速超过80公里每小时,风噪就会逐渐盖过其他噪音,成为最主要的噪声来源。

在最新汽车消费者调研中,消费者对风噪的抱怨排在TOP5,已经成为汽车客户最不满意的问题之一。风噪不仅频带宽,强度还高,很容易让驾乘人员感到烦躁、疲倦,长时间受风噪影响,还会危及行车安全。同时,风燥也会让车外人员产生不愉悦,所以很多绿色城市也要求风燥要控制在一定限度以内,但是由于风燥是在车身表面造成的,所以无法通过封装来解决。此外,由于新能源汽车的崛起,电机及新能源动力总成对噪音的控制比较好,由此汽车风噪问题也越发凸显。

那么问题来了,面对烦人的风燥,车企要在哪里进行测试呢?

答案是:要想全面、系统的研究风噪问题,必须满足两个环境条件。一是有流场稳定,风速精确可控的风源;二是能够排除其他噪音的干扰。

风洞实验室无疑是最佳选择,在四周墙壁和顶部都安装有吸声材料,流道内有声学处理和压力脉动调节,使背景噪音降为极低的水平。长安汽车选择的中国汽研空气动力学-声学风洞试验室即使风速达到140km/h的时候,环境噪音也仅仅只有58 分贝,是世界上最安静的风洞之一。

接下来的问题是,工程师们要借助什么试验仪器来进行风燥测试呢?

在中国汽研空气动力学-声学风洞试验室内,我们看到几个特别厉害的"武器"。

第一是麦克风阵列

麦克风阵列也叫做"声学照相机",在上、左、右三侧都各配备了168个麦克风,总共504个麦克风,使得阵列可以精准识别出车外声源。麦克风测量的数据经由图像显示出来,把数据放在车身扫描图上,就会得到三维的模型分布,从而得到噪声源在车身表面的3D分布。中汽研风洞试验室是国内首个搭载三面麦克风阵列的风洞实验室,是目前世界上最先进的声学测量设备之一。

为了证明麦克风阵列的灵敏程度,现场工作人员进行了回形针测试。工作人员手握两枚回形针,间隔仅5cm,从大约1.5米的高度,松手同时掉下去,两枚回形针落地的一瞬间,可以看到声学照相机的监测屏幕中出现了两个小色块,显示出了声学照相机极高的灵敏度;同时也非常精准,即使两个声源相隔很近,也能够清晰地被识别出来。保障了汽车噪声源识别试验中的精准与可靠性。

第二是人工头、球形阵列、表面麦克风

· 人工头主要是采集人坐车时感受到的真实噪声,在测试中,会放置在前排驾驶及副驾驶座上。人工头双耳位置安装有声学传感器,这样在录制声音时,可以模拟人体肩部、头部和耳廓等部位对声场的影响,回放出更接近于人耳实际听到的声音信号。

· 球形阵列在测试中会放置在驾驶舱内部,帮助找出车内的声源分布以及噪声泄露位置。

· 表面麦克风粘贴在车身表面,作用于测量车身表面的压力脉动。三个设备都是为了辅助在风噪实验中得到最全面的数据,找出问题点并加以改善。

接下来,工作人员开始正式测试。

首先需要把风速调节到测试需要的速度,在做风噪测试的时候,通常会把风速设置在80—140km/h每小时,此次直播时的风速设置在120km/h,声学照相机和人工头通常会采集30秒左右的数据,采集完成后计算机会对504个麦克风和两个人工头采集到的原始数据进行进一步加工处理,并得到需要的信息。

现场可以看到,在不同风速,不同频率段下UNI-T测试的风噪噪声都是不一样的,我们可以通过噪声屏谱可以判断噪声源的大小,以及不同频率段给人耳的感觉是不同的。综合来看,UNI-T的风噪测试成绩在行业内处于比较优秀的水平。

我们都知道,风燥的优化其实是一个庞大的系统工程,但归纳起来有两大点,第一是声源的控制,第二是声学的包装。由于风燥产生于车身的表面,所以首要一点就是要从风燥产生的源头,也就是造型设计来进行控制。在UNI-T产品设计早期,设计团队就要与工程团队进行不断的打磨,改进。

我们举两个例子。

第一是UNI-T后视镜优化为例。

仅对后视镜进行风噪优化,便要涉及造型、法规、CAE和产品等多个部门,造型是否好看,视野是否满足法规要求,最终调整完的风噪是否能够达标,都需要与多个部门协同与合作,一个微小的改动需要背后无数人的共同努力。对比试验我们发现,通过后视镜优化,驾驶员人耳处总声压级便降低了0.3dB(A),而正是由于这一个个的0.3dB(A),积少成多,最终产生质变。

再以UNI-T尾翼优化为例。

作为UNI-T的标志性设计之一,UNI-T的尾翼设计非常特别。这样超前的、科幻的设计,也给工程团队带来很大的挑战。在现场烟流对比测试中我们可以看到,由于尾翼采用了镂空设计,车顶的气流会通过孔洞和V形通道向下冲击到后窗上,形成较大的风噪。而在前后做了超过60个优化方案的计算之后,工程团队最终找出20多个有效方案,大幅降低了尾翼产生的风噪。

写在最后:

设计创新往往倒逼工程创新,对于空气动力学工程师而言,就是要让形态各异的造型设计,都能够拥有更好的空气动力学表现。对于长安UNI-T来说,我们看到如此漂亮的造型设计同时拥有今天这样的优秀风燥表现,是设计师和工程师共同努力的结果。见微知著,细节决定品质,正是因为这样的"孜孜以求"才让长安UNI-T颜值与实力双在线!

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