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润物细无声 看长安UNI-T如何破解低风噪的奥义

刘可 向Ta提问

来源:网通社 原创 2020-09-16 20:37

“破风无声”是种什么体验?9月16日,长安UNI-T来到中国汽研空气动力学-声学风洞实验室,探索风噪的奥秘。这里不仅有3D声学照相机“捕风捉音”,更设有现场油泥模型制作、烟流测试等趣味环节,全方位解密长安UNI-T未来设计背后的硬核科技实力。

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在车辆的行驶过程中,常常会有各种噪音产生,其中车身表面的形状、轮廓与气流发生相互作用产生的噪音,被称之为风噪。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,已经成为汽车用户最不满意的问题之一。风噪频带宽、强度高,很容易让乘客感到烦躁、疲倦,驾驶员长时间受风噪影响还会危及行车安全。

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想要全面、系统研究风噪,首先要满足两个环境条件,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。在实验风速达到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。

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为了得到精确的噪声源,需要借助麦克风阵列,也就是“声学照相机”,在测试车辆的上、左、右三侧都各配备了168个麦克风,使得阵列可以精准识别出车外声源。通过上方和两侧的声学照相机同时进行拍摄,再经过计算机的匹配合成,可以得到噪声源在车身表面的3D分布。中国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。

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声学照相机的精度有多高?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。

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为了得到更全面的噪声数据,还需要在车内放置人工头和球形阵列,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。

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测试开启以后,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,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原始数据进行进一步加工处理,并得到需要的信息。单面阵列有168个麦克风,三面阵列一共会采集504个通道的声音信号,数据量非常庞大,处理这些数据也需要花费一定的时间。但人工头采集的只是双通道信号,所以,处理的时间会快很多。

UNI-T在设计之初,就通过CAE仿真来分析不同造型方案空气动力学的好坏,从而发现问题改进设计,并且通过油泥模型,来进行实际测试并做进一步造型调整。

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以后视镜优化为例,仅此一项就要涉及造型、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,需要与多个部门协同与合作。通过后视镜优化,驾驶员人耳处总声压级便降低了0.3dB(A),在UNI-T上这样无数的细节优化,这一个个的0.3dB(A),积少成多最终产生质变。

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作为UNI-T的标志性设计之一,UNI-T的尾翼设计非常特别。这样超前的设计也给CFD团队带来很大的挑战。毕竟从空气动力学的角度来看,倾向于让所有车的造型都设计成一个样子,但这显然不是消费者所希望看到的事情。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。为了能够达到造型和风噪两不误的结果,在前后做了超过60个优化方案的计算,最终找出20多个有效方案,大幅降低了尾翼产生的风噪。

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烟流测试是流场可视化试验中最常见的试验手段,在油泥模型的阶段就可以通过测试来检验气流经过车身时发生的情况。例如,在早期的尾翼设计时,由于车尾产生的负压,部分气流从尾翼镂空部分钻下去,形成紊流,产生较大压力脉动,并通过后风挡传递到车内,带来较大风噪;在早期尾翼的旁边则是最终商品车尾翼状态,虽同样是镂空设计,但气流在通过车顶后部时,鸭尾将气流上扬,后部尾翼形成一个斜面更好的引导气流,气流向下拍击后窗的情况得到大幅度改善,风噪因此被有效降低。

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写在最后:

在本次的直播测试中,UNI-T在120 km/h的风速下依旧取得了不错的风噪测试成绩。优异成绩的背后不仅凝聚了设计团队和工程师的智慧与辛勤付出,更是体现了长安汽车以消费者体验为中心,打造极致产品力的追求。长安汽车通过打造UNI-T强大的产品实力,去满足年轻一代消费者多元化的用车需求,对年轻消费者而言,汽车不只是交通工具,更要体验出个人特色和生活品味。

(图/文 网通社 刘可)
文章标签: 长安 UNI-T 风噪 测试 责任编辑:王啸辰
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