陳 鑫，馮 曉，沈傳亮，汪 碩，胡翠松，李延洋，楊昌海

(吉林大學(xué)，汽車仿真與控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長春 130025)

車外后視鏡造型對(duì)氣動(dòng)噪聲影響的實(shí)驗(yàn)研究?

陳 鑫，馮 曉，沈傳亮，汪 碩，胡翠松，李延洋，楊昌海

(吉林大學(xué)，汽車仿真與控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長春 130025)

針對(duì)車外后視鏡引起的氣動(dòng)噪聲問題，在吉林大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室對(duì)某系列車型的5款后視鏡做了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)測(cè)量了60～120km/h 4種風(fēng)速下5款后視鏡尾流區(qū)域的8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的氣動(dòng)噪聲數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，隨車速的增高后視鏡引起的氣動(dòng)噪聲上升明顯，且對(duì)后視鏡尾流核心區(qū)域監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的影響最為顯著。對(duì)比分析5款后視鏡的造型特點(diǎn)，提取出5個(gè)對(duì)氣動(dòng)噪聲有較大影響的造型因素。優(yōu)化組合這些影響因素，可在滿足整體造型效果的同時(shí)，有效降低氣動(dòng)噪聲水平。

車外后視鏡；氣動(dòng)噪聲；風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)；造型

前言

隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)汽車舒適性的要求越來越高。然而，隨著車速的升高，汽車的氣動(dòng)噪聲成指數(shù)級(jí)急劇增大，從而降低乘員的乘坐舒適性。因此，汽車氣動(dòng)噪聲分析與控制的研究越來越受到人們的關(guān)注。車外后視鏡是汽車表面的凸出物，使得高速行駛的汽車在A柱-后視鏡尾流區(qū)域產(chǎn)生較為強(qiáng)烈的空氣動(dòng)力噪聲，并成為汽車在高速行駛時(shí)的主要噪聲源。

針對(duì)汽車外后視鏡的氣動(dòng)噪聲問題，國內(nèi)外的學(xué)者開展了積極的研究工作。文獻(xiàn)[1]中對(duì)兩款安裝在平板上的后視鏡進(jìn)行了時(shí)均靜態(tài)聲壓等的實(shí)驗(yàn)研究；文獻(xiàn)[2]中分析了對(duì)后視鏡氣動(dòng)噪聲影響較大的總體形狀和角度參數(shù)；文獻(xiàn)[3]中仿真分析了后視鏡基座的厚度、長寬比、迎風(fēng)角度和邊緣切向角等參數(shù)對(duì)氣動(dòng)噪聲的影響。國內(nèi)學(xué)者對(duì)后視鏡氣動(dòng)噪聲的研究主要是仿真分析，國外學(xué)者對(duì)后視鏡氣動(dòng)噪聲的實(shí)驗(yàn)研究中涉及的后視鏡數(shù)量較少，實(shí)驗(yàn)結(jié)果有待進(jìn)一步考證。

本文中針對(duì)某系列車型的5款后視鏡造型，從細(xì)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和造型因素入手，通過后視鏡-平板風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)研究提取系列后視鏡細(xì)部造型因素，并分析其對(duì)氣動(dòng)噪聲的影響規(guī)律，優(yōu)化組合這些影響因素，可有效降低后視鏡引起的氣動(dòng)噪聲，對(duì)低噪聲車外后視鏡的造型設(shè)計(jì)具有現(xiàn)實(shí)的工程指導(dǎo)意義。

1 氣動(dòng)噪聲研究基礎(chǔ)

1.1 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)

汽車空氣動(dòng)力學(xué)噪聲的研究方法主要分為實(shí)驗(yàn)研究法和仿真計(jì)算法，其中實(shí)驗(yàn)研究法又分為道路實(shí)驗(yàn)法和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)法。目前，汽車噪聲道路實(shí)驗(yàn)一般用于整車振動(dòng)和噪聲系統(tǒng)的測(cè)量，對(duì)汽車NVH水平進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，而汽車某一零部件氣動(dòng)噪聲的測(cè)量主要在汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。

汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室通過人造風(fēng)，模擬各種行車環(huán)境中遇到的空氣阻力、噪聲和熱力學(xué)狀態(tài)等，用以測(cè)試樣車的安全性和操縱穩(wěn)定性，為設(shè)計(jì)更加節(jié)能、舒適性強(qiáng)的汽車提供條件。相對(duì)氣動(dòng)噪聲道路實(shí)驗(yàn)而言，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)?zāi)芴蕹嚈C(jī)械噪聲、路面激勵(lì)噪聲的影響，實(shí)現(xiàn)單獨(dú)對(duì)一定風(fēng)速條件下的氣動(dòng)噪聲進(jìn)行測(cè)量。后視鏡-平板實(shí)驗(yàn)在吉林大學(xué)汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，風(fēng)洞為回流式結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)段尺寸(長×寬×高)為8m×4m×2.2m，實(shí)驗(yàn)風(fēng)速范圍在5～60m/s。圖1為吉林大學(xué)汽車風(fēng)洞整體結(jié)構(gòu)圖。

1.2 聲學(xué)基本方程

后視鏡產(chǎn)生的氣動(dòng)噪聲由自身表面非定常壓力導(dǎo)致的偶極子聲源和尾部旋渦激發(fā)的四極子聲源組成，則后視鏡-平板實(shí)驗(yàn)涉及的氣動(dòng)聲學(xué)研究最基本的兩大方程是Curl方程和FW-H方程[4]。

1.2.1 Curl方程

汽車氣動(dòng)噪聲主要以偶極子聲源為主導(dǎo)，可以利用Curl方程進(jìn)行實(shí)際計(jì)算：

式中：c0為聲速；n為固體表面法向；r為從固體表面點(diǎn)指向監(jiān)測(cè)點(diǎn)的向量；s為固體表面。Curl方程考慮了流體與固體邊界的相互作用，適用于汽車氣動(dòng)噪聲中的偶極子聲源和四極子聲源計(jì)算。

1.2.2 FW-H方程

FW-H方程是以Curl方程為基礎(chǔ)，將其擴(kuò)展到運(yùn)動(dòng)固體邊界的發(fā)聲情況：

式中：右邊的3項(xiàng)依次為Lighthill聲源項(xiàng)、表面脈動(dòng)壓力產(chǎn)生的聲源、表面加速度引起的聲源；ρ′(ρ′=ρρ0)為流體密度的波動(dòng)量，ρ為受擾動(dòng)時(shí)周圍流場(chǎng)的空氣密度均值，ρ0為未受擾動(dòng)時(shí)周圍流場(chǎng)的空氣密度均值；Tij為Lighthill的張量；δij為單位張量；ui為xi方向上的流速分量；δ(f)為迪拉克三角函數(shù)；p′(p′=p-p0)為遠(yuǎn)場(chǎng)聲壓。

1.3 噪聲數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)時(shí)，在后視鏡尾流區(qū)域的各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置傳感器，監(jiān)測(cè)氣動(dòng)噪聲數(shù)據(jù)。聲壓級(jí)與聲壓之間的關(guān)系為

式中：Lp為聲壓級(jí)；pe為待測(cè)聲壓，即時(shí)均靜態(tài)聲壓(有效聲壓)，是監(jiān)測(cè)點(diǎn)處瞬時(shí)聲壓p(T)在時(shí)間間隔T內(nèi)的均方根值；p0為參考聲壓，是人耳能感覺到1kHz空氣聲的最低聲壓(可聽閾聲壓)，p0=2× 10-5Pa。

2 實(shí)驗(yàn)方法與布置

建立后視鏡-平板風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[1，5]，在排除其他因素的干擾下單獨(dú)分析外后視鏡的氣動(dòng)噪聲。實(shí)驗(yàn)使用某系列車型的5款后視鏡(3款為左側(cè)后視鏡，2款為右側(cè)后視鏡)為研究對(duì)象，并依次編號(hào)為后視鏡A，B，C，D和E。風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)時(shí)，將5款后視鏡固定在加工好的底座圓盤(半徑R200)上，再將圓盤固定在實(shí)驗(yàn)專用平板上，平板長1 200mm，寬1 000mm，此長度和寬度足夠覆蓋后視鏡后方湍流區(qū)域，并保證流動(dòng)空氣的湍流特征能得到充分發(fā)展。實(shí)驗(yàn)時(shí)，為方便布置測(cè)壓線路并使后視鏡處于風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段的中心區(qū)域，用6根高為1 000mm的支架將實(shí)驗(yàn)專用平板固定。將平板和支架邊緣做磨圓角處理以降低鋒利邊緣對(duì)噪聲的影響。圖2所示為后視鏡A風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)布置情況。

圖2 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)布置

圖3為某系列車型的5款后視鏡底座在圓盤上安裝的位置關(guān)系圖。

圖4和圖5為監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)與傳感器安裝位置示意圖。7個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布在后視鏡后方半徑為400mm的圓周上，間隔15°均布，第8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在圓盤下游400mm位置，粗體數(shù)字為監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)。左后視鏡A，B和C的監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)與安裝位置相同，右后視鏡D和E的監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)與安裝位置相同。

將傳感器安裝在后視鏡尾流區(qū)域的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置，傳感器端部與平板平面高度相等，以保證采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。圖6和圖7為后視鏡B和D的監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)與傳感器安裝位置照片。

圖3 后視鏡底座安裝位置

圖4 后視鏡B監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)和位置示意

圖5 后視鏡D監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)和位置示意

圖6 后視鏡B監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)與位置照片

圖7 后視鏡D監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)與位置照片

風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行了15和30m/s兩種風(fēng)速下的背景噪聲測(cè)量，每種風(fēng)速下重復(fù)測(cè)量10次將結(jié)果取平均值，兩種風(fēng)速下分別對(duì)應(yīng)的背景噪聲為52和 69dB。背景噪聲測(cè)試結(jié)果表明本風(fēng)洞背景噪聲較低，可以滿足汽車氣動(dòng)噪聲的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)要求。進(jìn)行后視鏡-平板實(shí)驗(yàn)時(shí)，傳感器校正完畢后啟動(dòng)風(fēng)洞，待風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段氣流速度穩(wěn)定至60，80，100和120km/h時(shí)，用數(shù)據(jù)采集器分別采集相應(yīng)速度下0°氣流斜切角時(shí)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)均靜態(tài)聲壓，采集頻率為1Hz，采集時(shí)長60s，并通過比利時(shí)LMS-Test. Lab實(shí)驗(yàn)分析軟件系統(tǒng)把時(shí)域脈動(dòng)壓力通過傅里葉變換轉(zhuǎn)換成頻域內(nèi)的聲壓級(jí)，以便于后續(xù)處理。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

人耳聽到的聲音頻率范圍為20～20 000Hz，本次風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)用1/3倍頻程各中心頻率處對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)來分析氣動(dòng)噪聲，采集的頻率范圍為71～11 220Hz。

3.1 后視鏡A在各風(fēng)速下的氣動(dòng)噪聲數(shù)據(jù)分析

分別采集風(fēng)速為60，80，100和120km/h工況下某系列車型的5款后視鏡的8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換得到各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處1/3倍頻程中心頻率聲壓級(jí)。圖8～圖11為各個(gè)風(fēng)速下后視鏡A的8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的1/3倍頻程頻譜圖。

圖8 60km/h時(shí)后視鏡A各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處1/3倍頻程頻譜圖

圖9 80km/h時(shí)后視鏡A各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處1/3倍頻程頻譜圖

圖10 100km/h時(shí)后視鏡A各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處1/3倍頻程頻譜圖

圖11 120km/h時(shí)后視鏡A各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處1/3倍頻程頻譜圖

從圖8～圖11可以看出：隨著風(fēng)速的增加，后視鏡A各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處1/3倍頻程中心頻率聲壓級(jí)逐步上升。分析后視鏡B，C，D和E在不同風(fēng)速下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也有相似的規(guī)律；同時(shí)，隨著風(fēng)速的增加，監(jiān)測(cè)點(diǎn)6，7，8和12處1/3倍頻程中心頻率聲壓級(jí)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)5，9，10和11處1/3倍頻程中心頻率聲壓級(jí)的差距越來越明顯，從而可以看出后視鏡A氣動(dòng)噪聲水平較高的點(diǎn)是監(jiān)測(cè)點(diǎn)6，7，8和12。

3.2 120km/h風(fēng)速下各后視鏡監(jiān)測(cè)點(diǎn)氣動(dòng)噪聲數(shù)據(jù)分析

圖12～圖15為120km/h時(shí)后視鏡B，C，D和E的各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)1/3倍頻程頻譜圖。

從圖11～圖15可以看出：某系列車型的5款后視鏡對(duì)氣動(dòng)噪聲的影響總體趨勢(shì)相似；但各后視鏡的監(jiān)測(cè)點(diǎn)6，7，8和12處的1/3倍頻程中心頻率聲壓級(jí)普遍較高，而監(jiān)測(cè)點(diǎn)5，9，10和11的1/3倍頻程中心頻率聲壓級(jí)普遍較低；監(jiān)測(cè)點(diǎn)6位于5款后視鏡基座正后方偏下，受其側(cè)向氣流的擾動(dòng)，噪聲水平較高；監(jiān)測(cè)點(diǎn)8均位于后視鏡罩與車身(桌面)之間的“夾縫”位置正后方，此處氣流流速快、后視鏡罩曲面曲率變化較大，監(jiān)測(cè)點(diǎn)8附近形成了較劇烈的湍流區(qū)域，氣動(dòng)噪聲水平較高；監(jiān)測(cè)點(diǎn)7和12均處于后視鏡基座的正后方，受其正后方向氣流擾動(dòng)影響較大，氣動(dòng)噪聲水平相對(duì)較高；監(jiān)測(cè)點(diǎn)5，9，10和11距離后視鏡氣動(dòng)影響中心區(qū)域相對(duì)較遠(yuǎn)，受影響較小，因此噪聲水平相對(duì)較低。

圖12 120km/h時(shí)后視鏡B的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處1/3倍頻程頻譜圖

圖13 120km/h時(shí)后視鏡C的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處1/3倍頻程頻譜圖

圖14 120km/h時(shí)后視鏡D的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處1/3倍頻程頻譜圖

圖15 120km/h時(shí)后視鏡E的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處1/3倍頻程頻譜圖

從以上分析可知，由于監(jiān)測(cè)點(diǎn)6，7，8和12位于后視鏡尾流影響的核心區(qū)域，它們監(jiān)測(cè)得到的氣動(dòng)噪聲水平相對(duì)較高。因此，這4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的后視鏡氣動(dòng)噪聲數(shù)據(jù)是本文研究分析的重點(diǎn)。

3.3 各后視鏡的4個(gè)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)氣動(dòng)噪聲數(shù)據(jù)分析

本文中重點(diǎn)研究500～5 000Hz頻率范圍的后視鏡氣動(dòng)噪聲規(guī)律。圖16～圖19為120km/h風(fēng)速下各后視鏡監(jiān)測(cè)點(diǎn)6，7，8和12的氣動(dòng)噪聲的1/3倍頻程頻譜圖。

圖16 監(jiān)測(cè)點(diǎn)6處各后視鏡氣動(dòng)噪聲的1/3倍頻程頻譜圖

從圖16～圖19可以看出：監(jiān)測(cè)點(diǎn)6和8處，后視鏡A的1/3倍頻程中心頻率聲壓級(jí)明顯高于其他后視鏡，而后視鏡C的1/3倍頻程中心頻率聲壓級(jí)較低；監(jiān)測(cè)點(diǎn)7處，后視鏡A的1/3倍頻程中心頻率聲壓級(jí)仍較高，后視鏡D的1/3倍頻程中心頻率聲壓級(jí)較低；監(jiān)測(cè)點(diǎn)12處，各后視鏡的1/3倍頻程中心頻率聲壓級(jí)相差不明顯，可能由于監(jiān)測(cè)點(diǎn)12的位置距離各個(gè)后視鏡較遠(yuǎn)，監(jiān)測(cè)到的各個(gè)后視鏡的氣動(dòng)噪聲水平相近。

圖17 監(jiān)測(cè)點(diǎn)7處各后視鏡氣動(dòng)噪聲的1/3倍頻程頻譜圖

圖18 監(jiān)測(cè)點(diǎn)8處各后視鏡氣動(dòng)噪聲的1/3倍頻程頻譜圖

圖19 監(jiān)測(cè)點(diǎn)12處各后視鏡氣動(dòng)噪聲的1/3倍頻程頻譜圖

從以上分析可知，后視鏡A的氣動(dòng)噪聲較為顯著，而后視鏡C和D的氣動(dòng)噪聲相對(duì)較低，可能后視鏡C和D的造型特點(diǎn)更有利于氣動(dòng)噪聲的降低。

3.4 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)氣動(dòng)噪聲A計(jì)權(quán)總聲壓級(jí)數(shù)據(jù)對(duì)比分析

進(jìn)一步研究各后視鏡監(jiān)測(cè)點(diǎn)的氣動(dòng)噪聲，在4種風(fēng)速下，對(duì)某系列車型的5款后視鏡的各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)做A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)處理，并標(biāo)記每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的A計(jì)權(quán)總聲壓級(jí)極大值和極小值，如表1所示。

從表1可見：后視鏡A各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處氣動(dòng)噪聲的A計(jì)權(quán)總聲壓級(jí)的極大值出現(xiàn)最多，可認(rèn)為后視鏡A的氣動(dòng)噪聲性能較差；后視鏡E各監(jiān)測(cè)點(diǎn)氣動(dòng)噪聲的A計(jì)權(quán)總聲壓級(jí)的極小值出現(xiàn)最多，可認(rèn)為后視鏡E的氣動(dòng)噪聲性能較優(yōu)。

從速度角度分析，后視鏡C在較低風(fēng)速下(60km/h)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處氣動(dòng)噪聲的A計(jì)權(quán)總聲壓級(jí)極小值出現(xiàn)較多，即后視鏡C的較低速氣動(dòng)噪聲性能表現(xiàn)突出；而后視鏡E在中高速(80～120km/h)時(shí)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處氣動(dòng)噪聲的A計(jì)權(quán)總聲壓級(jí)極小值出現(xiàn)較多，但大多處于后視鏡氣動(dòng)噪聲的非核心區(qū)域。而對(duì)處于氣動(dòng)噪聲影響核心位置的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)6，7，8和12分析可知，后視鏡C和D的各重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處氣動(dòng)噪聲的A計(jì)權(quán)總聲壓級(jí)極小值出現(xiàn)較多，各有5個(gè)極小值，即后視鏡C和D氣動(dòng)噪聲性能較優(yōu)。

4 后視鏡氣動(dòng)噪聲影響因素分析

根據(jù)不同對(duì)比條件下得到的各后視鏡對(duì)氣動(dòng)噪聲的影響情況，對(duì)比某系列車型的5款后視鏡的各自造型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，總結(jié)歸納對(duì)后視鏡氣動(dòng)噪聲有較大影響的造型因素。5款后視鏡照片如圖20所示。

圖20 5款后視鏡照片

由3.3和3.4節(jié)可知，后視鏡A的氣動(dòng)噪聲性能總體較差。由圖20可知，與其他后視鏡相比，后視鏡A的鏡罩與車身垂向角度β是正值(定義接近車身為正)，并且后視鏡A與側(cè)窗之間距離相對(duì)較小，易產(chǎn)生明顯的氣流加速現(xiàn)象和較大的壓力變化。所以，后視鏡與側(cè)窗之間的距離和后視鏡罩與車身的垂向角度是影響后視鏡氣動(dòng)噪聲的重要因素。后視鏡與側(cè)窗之間的距離增大和后視鏡罩與車身垂向角度更加遠(yuǎn)離車身時(shí)，有利于后視鏡氣動(dòng)噪聲的降低。本次風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)與文獻(xiàn)[6]中的結(jié)論比較一致。

在只考慮位于后視鏡尾流的核心區(qū)域的監(jiān)測(cè)點(diǎn)受氣動(dòng)噪聲的影響時(shí)，后視鏡C和D的氣動(dòng)噪聲性能總體較優(yōu)。與其他后視鏡相比，圖中后視鏡C和D的后視鏡外殼與支撐的連接處更圓滑，如圖中深色線條標(biāo)出的部分，此處迎風(fēng)面逐漸過渡，氣流均勻，氣動(dòng)噪聲低，因此后視鏡外殼與支撐之間圓滑的過渡能降低氣動(dòng)噪聲；圖中后視鏡C和D的基座寬度d也明顯小于后視鏡A，B和E的基座寬度，此時(shí)氣流的分離區(qū)域減小，因此適當(dāng)?shù)目s小后視鏡的基座寬度有助于降低氣動(dòng)噪聲。

對(duì)比某系列車型的5款后視鏡鏡罩的剖切截面輪廓，剖切線的位置距離后視鏡罩頂端100mm。圖21為后視鏡E的剖切位置示意圖。圖22為各后視鏡罩截面基本輪廓對(duì)比圖。

圖21 后視鏡E剖切示意圖

圖22 各后視鏡罩截面基本輪廓比較圖

在引入A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)并考慮所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的聲壓級(jí)或中高速工況時(shí)，后視鏡E的氣動(dòng)噪聲性能較優(yōu)。由圖22各后視鏡罩截面的基本輪廓對(duì)比可知：后視鏡B與C的鏡罩基本輪廓相似，并且接近下凸形(定義后視鏡罩的凸起位置接近支撐時(shí)為下凸形)；后視鏡D的鏡罩基本輪廓凸出不很明顯，略顯下凸形，但與后視鏡B和C相比，其基本輪廓的兩端走勢(shì)對(duì)氣流的順利通過較為不利；后視鏡A和E的鏡罩基本輪廓接近中凸形(定義后視鏡罩的凸起位置在后視鏡罩中心線位置時(shí)為中凸形)，相比于下凸形輪廓，中凸形輪廓造型使后視鏡引起的渦流發(fā)生的位置下移，有利于氣動(dòng)噪聲發(fā)生的核心位置更加遠(yuǎn)離車窗[7]。但后視鏡A的鏡罩與車身間距較小，并且后視鏡罩與車身垂向夾角更加靠近車身，后視鏡罩與支撐之間的過渡也不順暢，這些因素導(dǎo)致了后視鏡A的氣動(dòng)噪聲情況較差。而后視鏡E的基座尺寸比較寬，后視鏡鏡罩外殼與支撐之間過渡不夠圓滑，這些因素使后視鏡E氣動(dòng)噪聲性能也不很理想。

5 結(jié)論

(1)以后視鏡A為例，通過4種風(fēng)速對(duì)其8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的聲壓級(jí)進(jìn)行對(duì)比分析，得到風(fēng)速越大后視鏡對(duì)氣動(dòng)噪聲的影響越大的結(jié)論。在風(fēng)速為120km/h的工況下，分別對(duì)某系列車型的5款后視鏡的8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的聲壓級(jí)進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)得出風(fēng)速對(duì)位于后視鏡尾流核心區(qū)域的4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)6，7，8和12處的氣動(dòng)噪聲最為顯著。

(2)在風(fēng)速為120km/h的工況下，著重分析受氣動(dòng)影響最顯著的4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，總結(jié)得出后視鏡A的氣動(dòng)噪聲性能較差，后視鏡C和D的氣動(dòng)噪聲性能相對(duì)較優(yōu)。在4種風(fēng)速下分析某系列車型的5款后視鏡，比較其8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的A計(jì)權(quán)總聲壓級(jí)，得到的結(jié)果與上述結(jié)論基本一致。因此，后視鏡C和D的造型特點(diǎn)更有利于氣動(dòng)噪聲的降低。

(3)對(duì)比某系列車型的5款后視鏡的各自造型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，總結(jié)得出以下5個(gè)對(duì)后視鏡氣動(dòng)噪聲影響較大的造型因素：后視鏡罩與車身間距、后視鏡罩與車身垂向角度、后視鏡罩與支撐之間的過渡、后視鏡基座的寬度和后視鏡罩基本輪廓的凸起位置等。適當(dāng)調(diào)整這5個(gè)造型因素，如增大后視鏡罩與車身間距，后視鏡罩與車身垂向角度取為負(fù)角，后視鏡罩與支撐之間圓滑過渡、適當(dāng)減小后視鏡基座的寬度和后視鏡罩基本輪廓的凸起位置上移等，有助于降低后視鏡的氣動(dòng)噪聲。

(4)本文中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和研究結(jié)論，可為汽車后視鏡氣動(dòng)噪聲的仿真分析與優(yōu)化提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)，為車外后視鏡造型提供空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)指導(dǎo)。

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An Experimental Study on the Effects of Exterior Rearview Mirrors Styling on Aerodynamic Noise

Chen Xin，F(xiàn)eng Xiao，Shen Chuanliang，Wang Shuo，Hu Cuisong，Li Yanyang＆Yang Changhai
Jilin University，State Key Laboratory of Automobile Simulation and Control，Changchun130025

Aiming at the issue of aerodynamic noise caused by exterior rear-view mirror，an experimental study on 5 kinds of rearview mirrors for a car series is conducted in the wind tunnel laboratory of Jilin University，in which the aerodynamic noise data at 8 monitoring points in wake areas of 5 rearview mirrors are measured under 4 wind speeds from 60km/h to 120km/h.The results show that the rearview mirror induced aerodynamic noise obviously increases with the rise of vehicle speed，and the effects are most apparent at monitoring points in the wake core area of rearview mirror.By comparative analysis on the styling features of 5 rear-view mirrors，5 styling factors having most significant effects on aerodynamic noise are extracted.Optimal combination of these factors can effectively reduce aerodynamic noise level with satisfactory overall styling effects.

exterior rearview mirrors；aerodynamic noise；wind tunnel tests；styling

?國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFB0101601-7)和國家自然科學(xué)基金(51175214)資助。

原稿收到日期為2016年5月19日，修改稿收到日期為2016年9月16日。

沈傳亮，副教授，E-mail：shencl＠jlu.edu.cn。

10.19562/j.chinasae.qcgc.2017.02.014