轮胎/道路噪声耦合预测模型

　　1　轮胎/道路噪声的形成

　　汽车在高速行驶时,轮胎胎面与路面相互作用发出噪声,这种噪声很复杂,一般认为,轮胎/道路噪声主要由以下几部分组成:

　　(1)花纹块与路面撞击产生的振动噪声;

　　(2)花纹槽与路面之间的空气相互作用产生的泵浦噪声;

　　(3)花纹横向槽和纵向槽与地面接触产生的气柱共鸣噪声;

　　(4)路面粗糙度引起轮胎与道路之间产生的摩擦噪声;

　　(5)路面凹凸不平引起的胎面和胎侧壁的振动噪声;

　　(6)轮胎滚动时对空气扰动和切割产生的切割噪声;

　　(7)路面块与轮胎接触时发出的撞击噪声;

　　(8)刻槽路面上的横槽和纵槽与轮胎接触产生的噪声;

　　(9)胎面或道路的沙粒性(体现在光面轮胎或肋条花纹上)引起的无规则随机沙声;

　　(10)轮胎激振道路产生的道路激振噪声。要降低轮胎/道路噪声,一方面要研究轮胎花纹的结构参数[1],通过改善轮胎花纹降低行车噪声;另一方面则要优化道路表面结构参数[2][路面弹性系数、凹凸不平度、粗糙度和声阻抗(声吸收)等],通过改变行车条件解决噪声问题。

　　2　轮胎/道路噪声模型

　　轮胎/道路噪声模型方程的边界条件极为复杂,很难用微分方程准确描述。依据对轮胎/道路噪声发声机理的分析,可建立一种适用于仿真分析的轮胎/道路噪声仿真物理试验模型。

　　2.1　轮胎花纹噪声发声模型

　　我们已经研究过轮胎在理想平面路面上行驶时产生的噪声,它由以下几部分组成。

　　(1)花纹块噪声[3]

　　花纹块发声的时域波形如下：

　　(2)花纹槽噪声[3]

　　具有α角度的斜花纹槽发声的时域波形如下:

　　(3)气柱共鸣噪声[4]

　　只考虑花纹槽内气柱共鸣噪声基频以及低于5 kHz的倍频,加上毛刺波,并涉及谐波分量,气柱共鸣噪声时域波形如下:

　　(4)随机沙声

　　光面轮胎胎面与路面之间存在着大小不等的隙腔,各隙腔的发声与槽发声类同,叠加各隙腔的发声波形,可得随机沙声,以P4(t)表示[5]。

　　(5)切割噪声

　　轮胎滚动时对空气扰动和切割产生的切割噪声的时域波形以P5(t)表示[5]。

　　由以上分析可得到轮胎花纹噪声预测模型:

　　2.2　道路噪声模型

　　道路噪声模型建立所选取的水泥路面应具有代表性,即选取车辆行驶最频繁的路面进行分析,一般轮胎接触的地面宽度取16 cm。路面道路块、槽噪声的分析同轮胎花纹块、槽处理。以理想光面轮胎在水泥路面(刻有槽、纹理等)上行驶时产生的路面噪声进行分析。