1、风振噪声形成的机理
当行驶中的汽车的天窗或者车窗打开时,车内通常产生强烈的轰鸣声,这种噪声被称为风振噪声。
一辆开着天窗的车辆在气流中运动时,车身表面存在一层不稳定的气流剪切层。
剪切流遇到天窗前部边缘处,车身表面的漩涡脱离车身并随着剪切层气流往后运动,当漩涡碰到了天窗的后边缘时,漩涡就破裂,并产生了向四周扩散的压力波。
一部分压力波进入空腔,一部分压力波辐射到外面,还有一部分波反射到天窗的前边缘,形成新的漩涡再向后传递。
“漩涡运动-破裂-反射-再形成漩涡-破裂”这个过程以一定的频率反复进行,形成风振噪声的激励源。
当“漩涡运动-破裂-反射-再形成漩涡-破裂”的频率与空腔频率一致时就产生共振。
空腔共振频率(即风振噪声频率)取决于车速、空腔容积、开口形状和面积。
这种风振噪声频率很低,只有几十Hz ,人可以感觉到一股股脉冲不断袭来。
2、风振频率的计算
开窗的车身声腔可以看成是一个赫尔姆兹谐振腔,车厢空间就是谐振腔的容积,开口部分可以看成是谐振腔的连接管,开口面积就是连接管的面积,车内和车外的高度差就是连接管的长度。
赫尔姆兹谐振强的频率可以表达为
Vl
A c
f π2=
式中,V是腔室的体积;A为连接管的截面积;l为连接管的长度。