建立了某头型的1∶8缩比三车编组气动噪声仿真模型,采用大涡模拟获得车身湍流脉动压力,基于FW-H方程和声扰动方程分别获得远场噪声和近场噪声,从而建立一整套头型气动噪声预测方法.远场测点总声压级的仿真结果与风洞试验结果相差小于2.0dB(A),频谱变化趋势相同,量级相差较小,表明基于FW-H方程得到远场噪声的可行性.基于声扰动方程能够获得头型关键部位的总声压级,通过对比量级发现,转向架部位总声压级量级远大于其他部位,这与传声器阵列识别结果相吻合,从而验证了声扰动方程获得近场噪声结果.对比头型各部位湍流脉动总压力级和总声压级发现,转向架和排障器量级大于车窗、鼻锥和车体;与湍流脉动总压力级相比,总声压级分布更为均匀,量级更小.

气动噪声源的能级、分布特性及其产生根源还不够清晰。以有限长三维圆柱绕流为研究对象,基于声源方程分析气动噪声源的种类构成及其与气动参数的关系,通过数值计算得到可压非定常流场,利用气动参数定量计算圆柱顶部、中部和底部的声源大小分布,研究声源的分布特性和产生根源。结果表明,在有限长圆柱绕流场中,以偶极子声源为主,单极子声源可以忽略不计,四极子源项的值比偶极子小1～2个数量级。偶极子主要分布在来流分离点及圆柱后壁面湍流涡二次碰撞区域,四极子主要分布在来流分离点及其向后拖曳区域。偶极子声源主要由于圆柱两侧涡脱落处的脉动压力在横向(y方向)上的二阶梯度引起。以上结果为气动噪声控制的进一步研究提供了借鉴和参考。

以某款实车为研究对象建立了统计能量分析（Statistical Energy Analysis，SEA）模型，通过传播特性分析对其主要传播路径进行分类，并进行简化模型近似性分析。通过对SEA模型中主要和次要子系统选取，建立了2种简化模型，对其车内噪声和传播路径的计算表明:模型子系统特性改变，能量的传播路径和大小特性随之变化、甚至子系统对外界流体脉动和声场的接受能力也发生变化，导致得到的车内噪声计算结果发生改变。简化模型的使用还需进一步研究。

使用大涡模拟和声扰动方程求解后视镜区域气动噪声的非定常流场和声场.通过比较前侧窗19个测点能量平均总压力级的仿真和试验结果发现,两者仅相差2.3 dB(A),它们频谱变化趋势相同,量值差异较小.在此基础上,建立了主动射流模型,并改变射流位置、方向和速度等参数,采用子域仿真方法得到最优射流方案.将最优射流方案置于整车气动噪声仿真模型中,通过与原始模型对比发现,主动射流增大了后视镜尾部的时均压力,减小了压力梯度,降低了后视镜区域涡流强度,使整车气动阻力系数减少0.002,前侧窗网格节点能量平均的总声功率级降低1.8 dB(A),湍流脉动总功率级降低0.3 dB(A).

对物体高速行驶下的气动噪声现象的认识和描述一直以来都是气动声学领域探索的基本问题和难点问题,尤其对物体近壁面处声源的产生及其声辐射缺乏有效的描述手段。该研究以圆柱绕流为研究对象,结合数值仿真手段,基于涡声方程的声源项描述圆柱绕流近壁面处的声源特性,建立声源识别方法。研究表明,该方法描述的声源存在不该有声源的位置出现声源的现象。研究进一步基于质点振速的矢量波动方程,将不能辐射噪声的源分离,较为准确地识别出了圆柱绕流气动噪声源的大小和位置。该研究在探索识别圆柱绕流气动噪声源方法的同时,也为准确识别气动噪声源特征提供了有效的方法。

针对某乘用车空调系统气动噪声偏大的问题,采用格子波尔兹曼方法直接模拟噪声,同时求解流场和声场,并与试验相结合,开展噪声与结构优化。结果表明,该方法能较为准确地计算空调系统的流场和噪声,仿真与试验声压级曲线较为相似,总声压级仅相差0.8 dB(A)。经优化,在耳点位置噪声最大降低了约2 dB(A)。研究同时发现四极子噪声在某些频域内有较大的贡献。利用格子波尔兹曼方法模拟流场和声场是计算空调管道系统气动噪声准确有效的方法。

汽车高速行驶时气流导致的车身内外压差和密封件局部压力变化,会使车门密封传声加剧,目前针对车门密封传声的相关研究较少。通过小型气动-声学风洞实验测试手段,参考汽车实车门结构密封和气动力作用特点,建立门单道密封和门板四周密封结构实验研究环境和试验件,研究其密封结构的传声特性。研究表明:竖向和横向密封对门板中高频传声影响较大,后者中高频范围向低频扩展,对更高频影响不大,进一步分析给出了流体环境下门板结构全频段的传声、声辐射和透射特征;密封条压紧力和密封结构传声有正相关关系,但其受门结构四边支撑、内外压差和变形及密封条受力影响而变化。该研究对门隔声和密封设计具有重要的参考价值。

高校新工科建设是应对新一轮科技革命和产业变革的战略行动。面对我国“双碳”目标和智能电动汽车续驶里程等关键技术指标,产业快速发展与人才匮乏之间的矛盾日益突出,兼顾理论与实践的新工科人才培养实践教学体系亟须建立。以同济大学车辆工程专业本科生“流体力学与液压传动”课程为载体,结合课程大纲重点和难点,探索了研讨式、虚拟式、案例式实验教学、实物式等多种形式结合的课程实验教学方式,实现学生专业素质和创新思维的培养。