知识点 | 汽车NVH仿真的原理及其重要性

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原创 Hardik Shah Ansys }:9UI  
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汽车会发出什么样的声音呢？孩子们肯定会说“滴滴叭叭呜！”而汽车工程师给出的回答复杂得多。从微风吹过后视镜的嗡嗡声到电动汽车加速的轰隆声，汽车发出的许多声音对整体驾驶体验至关重要。为了设计、识别和优化汽车声音，工程师需要依赖NVH应用领域。 }:9UI  
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什么是NVH？ }:9UI  
噪声、振动和声振粗糙度（NVH）可用于研究和测量物体的听觉和触觉反馈。声音有时会给人带来烦恼，有时则会带来一些益处，而NVH分析有助于确定声音的来源及产生原因。然后，工程师可以通过结合使用仿真和物理测试方法，减少或消除不必要的噪声，并增强有益的声音，例如，摩托车标志性的轰隆声。 }:9UI  
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NVH代表什么？ }:9UI  
NVH的三个组成部分涵盖了一系列声音指标：声音产生的原因，声效以及声音带给人的感受（令人愉悦或令人恼火）。 }:9UI  
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噪声：由特定物体引起的声音传播，例如打开天窗和启动发动机时的嗡嗡声、用力关车门时的砰砰声、打开HVAC系统时的嘈杂声或插入座椅安全带扣环时的咔嗒声。 }:9UI  
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振动：以一定频率发生的振荡。在汽车中，通过方向盘、座椅、扶手、底板和踏板可以感受到不同速度的振动。 }:9UI  
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声振粗糙度：与噪声和振动相关的主观感受质量。虽然噪声和振动都是可以量化的测量值，但粗糙度是指人们听到不愉快的声音所产生的不适感。而每个人对刺耳的感受可能有所不同。 }:9UI  
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什么是汽车NVH？ }:9UI  
NVH技术广泛应用于各个行业，但该技术最早起源于汽车行业，可用于解决内燃机产生的轰隆声、爆震声和研磨声等问题。 }:9UI  
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NVH目前是汽车行业的一大关键性能指标，尤其随着越来越多的汽车制造商开始加入电气化大军，其愈显重要。汽车NVH性能很容易决定品牌形象塑造的成功与失败，因此在设计阶段早期解决NVH问题至关重要。 }:9UI  
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汽车NVH的来源 }:9UI  
汽车NVH有三种来源： }:9UI  
空气动力学：HVAC风机、吹向车身的风 }:9UI  
机械：制动摩擦、发动机运行、轮胎与路面的接触 }:9UI  
电气：驾驶员警报系统、电动汽车中的逆变器 }:9UI  
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通过识别来自发动机、制动器、车身和内饰等来源的声音，为工程师提供完整的车辆音频图片。一旦了解了特定声源，工程师就可以确定合适的声音控制技术，例如替换材料、改变交互流或安装隔音屏障。 }:9UI  
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为了创造最佳的整体驾驶体验并获得竞争优势，汽车企业制定了许多可通过NVH来实现的声音目标，包括： }:9UI  
提高驾驶员和乘客的舒适度 }:9UI  
减少振动引起的故障 }:9UI  
创建预期的声音或振动 }:9UI  
符合噪声法规要求 }:9UI  
最大限度降低音调噪声 }:9UI  
确保结构可靠性并延长使用寿命 }:9UI  
通过提供安静的环境，最大限度地减少操作人员的疲劳感 }:9UI  
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如何执行NVH分析？ }:9UI  
嗡嗡作响的轮胎声、呼啸而过的风声、嘎吱作响的雨刷声——汽车中有几十种可以通过听觉、视觉和触觉来感知的声源，NVH分析有助于减少或消除不必要的声音。 }:9UI  
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为了根据预期标准来优化声音，工程师可以使用声学求解器在多个设计级别仿真车辆噪声。 }:9UI  
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声学仿真级别 }:9UI  
整车级，整车在行驶时产生的噪声。 }:9UI  
系统级，各机器协同工作时发出的噪声。 }:9UI  
子系统级，来自特定机器的噪声，例如电机。 }:9UI  
组件级，单个元件产生的噪声，例如座椅安全带发出的咔嗒声。 }:9UI  
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为了根据不同的仿真级别完成NVH分析，工程师必须首先创建一个能够准确表示物理系统或组件的仿真模型。Ansys Mechanical、Ansys LS-DYNA、Ansys Fluent、Ansys Motor-CAD和Ansys Maxwell等Ansys工具可用于对必要的组件进行仿真和建模，而且在Ansys Sound中可以执行后处理。 }:9UI  
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NVH仿真挑战 }:9UI  
在仿真NVH时，工程师通常会犯的一个错误是，一开始就进行高度复杂且计算成本高昂的仿真。而这些模型往往与物理行为不匹配，因此这会成为一大问题。其结果是，他们会将时间和资源浪费在与物理测试结果不匹配的分析上。 }:9UI  
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在运行高度复杂的分析之前，使用模态置信准 .. }:9UI  
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