普信®声学院：雷诺『拉古娜』车型气动噪声仿真分析与验证应用案例。

降低汽车内部噪音是汽车工程师面临的主要挑战之一，因为声学舒适度直接影响销售和客户忠诚度。尽管在减少道路和轮胎噪声方面已经取得了很大进展，但是风噪声仍然是高速行驶的车辆和电动车辆的主要问题。此案例研究显示了主要汽车制造商如何使用ProLB来进行气动噪声分析与验证。

分析目的

对于高速行驶的车辆，空气动力学产生的噪声的主要来源是撞击在挡风玻璃和侧窗上的湍流结构。这些结构是由汽车的外部几何特征（镜组件、A柱、雨刮器系统……）产生的，它们产生不稳定的激励力以及作用在不同面板上的声场。

此案例研究提供了对施加在汽车侧窗上的流动引起的非稳态激励力的准确预测。模拟考虑了完整比例的3D车辆几何形状。这种模拟的结果被用于优化后视镜的形状，从而减少了在车辆舱内部传递的噪音。

仿真流程

提供了一个模板，允许工程师将设置仿真所需的时间减少到不到一个小时。然后在HPC群集上使用LBSolver运行模拟。流体域体积根据用户定义的网格细化区域离散化。借助并行和自动八叉树网格划分器，生成体积网格所需的时间大大减少。湍流建模基于大涡模拟方法，它与压力梯度敏感的壁律结合，该壁律还集成了对粘性子层的校正。

图1：左–ProLB的用户界面LBpre中的仿真设置和模板。该图显示了雷诺拉古娜（Renault Laguna）车型以及用于定义汽车周围网格细化的细化区域。右–汽车周围的体积网格的一部分。

仿真结果

从空气动力学和气动声学的角度分析了仿真结果。在空气动力学方面，在后视镜附近分析流量，请参见图2。

图2：左–侧后视镜附近的总压力损失。右–流线的速度接近A柱和侧镜。

进行三种类型的气动声学分析：

- 侧窗表面上的总体声压级图，可以定位最大激励区（图3）；

- 计算和测量特定探头上的压力PSD之间的比较（图4）；

- 计算和测量的侧窗表面压力的空间平均PSD之间的比较。（图5）。

仿真和测量之间的比较显示出令人满意的一致性。

图3：侧窗表面上的总体声压级图

图4：拉古娜侧窗上壁压力的PSD。左–探头位于侧窗的右下角（红色：ProLB；蓝色：实验）。右–探头位于A柱区域的上部。

图5：雷诺拉古娜侧窗上壁压力波动的三倍频程实验和数值谱。

关于ProLB

ProLB是基于Lattice-Boltzmann格子玻尔兹曼方法的创新计算流体动力学（CFD）软件解决方案。其成功验证的求解器称为LBsolver，它以极富竞争力的解析效率对高度复杂流进行瞬态仿真。ProLB精确的空气动力学和气动噪声建模使工程师能够再设计早期做出正确决策，从而优化并缩短产品开发周期。