汽车内外空气压差随车速提高大幅增长,随之影响车辆密封,导致车门密封失效风险上升。车门密封失效后会产生强气吸噪声,破坏车内声品质。通过风洞实验和仿真计算获得不同车速及偏航角条件下的车门密封条内外压差分布,作为输入条件,分别对车门和门密封条进行有限元建模,综合考虑压差作用下车门变形和密封条变形,以密封条与车门钣金接触宽度为标的分析其失效情况。结果表明,车门变形及位移引起的密封条预压缩量减小是密封失效的主要原因。

采用浸入边界-格子玻尔兹曼法建立密封系统流固耦合模型,研究不同预压缩量下的密封条隔声。利用浸入边界法建立密封条的力学模型,同时用格子玻尔兹曼法模拟周围流体,两者结合完成实际车门密封条系统的二维简化计算模型。通过比较动态载荷下有限元和浸入边界模型的模拟结果,验证了系统建模的有效性。设计并搭建密封条隔声试验台架,可测量不同预压缩条件下的隔声。试验与仿真的结果相互验证,结果显示,有效挤压下密封条隔声量随着预压缩量缓慢上升,而产生缝隙后隔声量将显著下降。研究证明浸入边界-格子玻尔兹曼法处理流固耦合建模简便且计算效率高,在汽车密封系统相关的失效、隔声、泄漏噪声等问题上有广泛的应用前景。