汽车整车气动声学风洞风噪试验 风噪源定位及可视化测量方法

汽车整车气动声学风洞风噪试验风噪源定位及可视化测量方法本文件规定在3/4开口回流式低速气动-声学风洞中进行车外风噪源定位和可视化测量的方法，包括气动-声学风洞测量平台及其气动和声学环境、测量仪器设备、车辆及安装、风洞剪切层声源漂移修正等要求。本文件适用于整车，包括乘用车、微型客车及轻型商用车，包括对应尺寸的模型（油泥模型、硬质模型），在3/4开口回流式低速气动-声学风洞中进行风噪源定位和可视化测量。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T3785.1—2010电声学声级计第1部分：规范GB/T3241—2010电声学倍频程和分倍频程滤波器T/CSAE113—2019汽车整车气动声学风洞风噪试验车内风噪测量方法3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3/4开口回流式低速气动-声学风洞3/4open-jetclosedcircuitlowspeedaero-acousticwindtunnel可兼顾空气动力学和气动声学测量的风洞，其喷口三边自由一边接地，流道为回流式，此类风洞具有满足气动噪声测量要求的流场品质和背景噪声。[来源：T/CSAE113-2019,3.1有修改]3.2试验段testsection喷口和收集口之间满足流场和声场要求，并能安放试验车辆的有效区域。3.3乘用车passengercars指在其设计和技术特征上主要用于载运乘客及其随身行李和（或）临时物品的车，包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位。3.42风洞背景噪声backgroundnoiseofwindtunnel风洞在无测量对象情况下运转产生的噪声，提及风洞背景噪声需指明试验风速。3.5风噪windnoise空气与目标对象相对运动，造成气体非定常流动产生的噪声。[来源：T/CSAE113-2019,3.2]3.6风洞剪切层windtunnelshearlayer风洞流场稳定区域与空气静止区域之间的区域。3.7焦距focusdistance传声器阵列平面与测量平面的距离。3.8声源漂移soundsourceshift声源辐射的声波通过风洞剪切层区域后发生折射和散射现象，形成的声源位置与声源实际位置发生变化量的现象。3.9声源云图soundsourcemap声源通过波束成形或其他算法投射到测量平面（2维）或测量车辆表面（3维所形成的表征声源特征的云图。3.10噪声源定位soundsourcelocation识别噪声源的位置、频率构成和能量大小的测量方法，并将声场以声源云图的方式呈现。波束成形beamforming对多个传感器采集到的信号作加权合并处理，以提高接收信号的信噪比。4试验要求4.1气动-声学风洞要求气动-声学风洞试验段声场测量环境参数：包括试验段流场、背景噪声、自由声场空间及低频颤振，应满足T/CSAE113中第4.4条的要求。4.2测量仪器要求测量仪器应满足以下要求：a)传声器应在20Hz～20000Hz频率范围内满足GB/T3785.1-2010规定的一级仪器要求；b)传声器阵列尺寸应大于或等于2m∗2m；c)传声器通道数应不小于120个；d)数采前端采样率应不小于48kHz；e)动态范围：普通算法DR（DynamicRange）不小于10dB；高级算法DR不小于20dB；f)分析频率范围应为：500Hz~10000Hzg)摄像头分辨率应大于或等于2040∗1080pixel。4.3测量车辆测量车辆满足以下要求：a)无损坏、密封系统符合设计要求；b)车辆表面应无伪装纸等附加物，车辆表面清洁、无污垢和灰尘；c)车辆胎压根据出厂标准设置，对于模型车辆或工程样车根据设计要求进行调整。5测量准备5.1测量车辆及测量设备位置规定5.1.1车辆位置及状态待测车辆位于试验段天平转盘的中心位置，0°时车辆纵向中垂面与流场中垂面重合，要求角度误差在±0.1°范围内。建议调整方式如下：a）横摆角0°时，车辆纵向中垂面与流场中垂面重合，通过调整车身纵对称面与风洞中心对称面的夹角来实现；b）横摆角10°时，通过调节天平转盘使得车辆中心顺时针旋转10°;c）横摆角-10°时，通过调节天平转盘使得车辆中心逆时针旋转10°。4（a）0°横摆角（b）+10°横摆角（c）-10°横摆角图1车辆横摆角示意图5.1.2测量设备位置及测量要求根据测试需求选定测量位置，传声器阵列系统的测量中心应对准测量区域的中心。推荐传声器阵列系统的测量中心位于后视镜区域、车身中间区域或者车身尾部，需要记录传声器阵列系统的测量中心位置。5.2车辆设置测量车辆设置要求如下：a)测量车辆通过自身的驻车制动进行固定，同时可利用车辆的变速箱（手动变速箱车型挂1档，自动变速箱车型挂P档）提供额外的制动力。对于无驻车制动系统的模型，则需要使用楔形块固定四轮；b)具备空气悬架的车辆，其车身悬架系统应处于舒适模式状态；c)空调关闭，设定内循环模式，出风口完全关闭；d)所有开启件处于关闭状态，包含车门、车窗、天窗、后背门、发动机罩等；e)外后视镜处于开启状态；f)空气动力学套件（如主动进气格栅、主动尾翼等）开启状态应根据实际车速确定；5.3剪切层修正测量5.3.1标准声源标准声源应至少在1/3倍频程中心频率100Hz~10000Hz范围内能够产生宽带稳态声，相邻两个1/3倍频程声功率级差不应超过3dB。5.3.2测量方法推荐在车头、A柱及车尾的中间高度位置固定标准声源，播放白噪声。在不同风速下（根据测量需求）测量声源的位置。5.3.3修正量确定经修正后，传声器阵列系统测量声源位置与实际声源位置的偏差应小于0.05m。6测量步骤测量过程应包括以下步骤：a)在风洞内将车辆安装固定；b)根据5.1规定调整测量设备位置；c)测量系统校准；d)将车辆切换至测量状态，固定剪切层修正扬声器；e)启动风洞设备，达到设定的风速和横摆角；f)开始测量声源漂移量，数据记录10秒以上，记录测量参数；g)暂停风洞设备切换至下一测量状态；h)所有测量工况完成。7数据处理传声器阵列常见分析方法有互谱延迟求和算法以及提高分辨率和动态范围的高级算法（如增强互谱法Clean-SC等数据处理应包含声源漂移修正算法。7.2基于频率的声源云图分析软件具备波束成形计算功能，能自由选择分析频率和动态范围，按照GB/T3241-2010规定的1/3倍频程中心频率（或者选定频率范围）分析噪声源频率特性，考虑风洞剪切层修正及横摆角修正，标注焦距及温度。推荐使用基于互谱矩阵(Cross-SpectralMatrix，CSM)的延迟求和波束形成方法进行声学云图成像，其傅里叶变换的参数设置如下：a)采样频率不小于48000Hz；b)频谱计权A；c)快速傅里叶变换分块尺度4096；d)窗函数汉宁窗；e)重叠率50%。7.3高级算法高级算法适用于风洞中的特殊气动声学问题，用于增加空间分辨率和标准波束成形图的动态范围，常用的高级算法有“Clean-SC”，在增加空间分辨率的同时可以增加系统动态范围20dB。推荐Clean-SC算法设置：循环增益设置为1.0；迭代终止条件如式（1）所示：5式中：C——互谱矩阵；Y——迭代次数。声源显示系数与分析的频率相关，推荐值见表1：表1声源显示系数推荐值按照本标准做的所有测量，应收集和记录相关的真实数据和资料。记录内容应包括：试验基本信息、测量车辆信息、测量工况及对应的数据。8.2试验基本信息记录项目信息、测量环境信息、测量仪器、参试人员等，在单个试验项目中不进行人为变更的基本条件。其它在多次测量过程中不变的信息（风洞状态及测控系统、测量设备性能和序列号等）可以保存归档，不需要在每次测量时重新记录。试验信息记录表内容参见附表A.1。8.3测量车辆信息记录型号、类型等车辆基本信息以及完整度、配重等车辆状态。测量车辆信息记录表内容参见附8.4测量工况及对应的数据测量日期，测量前后校准时间，详细的测量工况描述及对应的测量数据文件名。编写工况表时应将车辆在相同车辆状态下的所有测量作为一个完整的试验工况，而不同的风速、横摆角条件下的测量作为其中的子工况。试验工况记录表内容参见附表C.1。9测量报告测量报告应包含下列内容：b）试验来源和目的；c）试验对象；d）试验方法；e）试验设备、测量系统，应当明确测量采样率、采样时间等采集参数设置；f）试验结果及分析，应当明确计算分析参数设置；g）试验结论；h）试验人员、日期和地点。1附录A(资料性)试验信息记录表试验信息记录表内容参见附表A.1。表A