风骏皮卡风机噪声的设计改进.pdf

ovation Refor?创新·改革
风骏皮卡风机噪声的设计改进
程华,祝社强
(保定长城博翔汽车零部件制造有限公司,河北保定071000
摘要:通过对风骏风机噪声形成的原因分析,提供一种设计改进思路和手段,通过试验数据验证此解决方案是
有效可靠的。
关键词:汽车空调;风机;噪声;频谱;CFD;风量;效率
中图分类号;U463.851文献标识码:A文章编号:1003-8639(2013)06-0017~-03
Design Improvement of Fan Noise on FENGJUN Pick-up
CHENG Hua, ZHU She-qiang
Baoding Great Wall Boxiang Automotive Parts Manufacturing Co., td, Baoding 071000, China
Abstract: A kind of design improvement method is proposed through the analysis on the cause of fan noise on
FENGJUN pick-up and it is verified by test to be efficient and reliable
Key words: auto A/C; fan; noise; spectrum; CFD; wind rate; efficiency
风骏皮卡是长城汽车股份有限公司推出的经典车
型,连续14年全国销量第一,市场保有量70万,出口
蜗舌
100个国家和地区,连续10年中国汽车出口额第一。
风骏皮卡外形与国际接轨,威猛大气,做工精细,是
引领皮卡发展的时尚先锋;舒适丰富的配置,更是
叶轮(将电动机
蜗壳(收集空气,并将
电动机
全面提升了驾乘者的感受,是皮卡行业的绝对标杆。
流动推动能量
空气动压转变为静压)
(提供动能
1问题描述
汽车空调系统可以为乘车人员提供舒适的乘车
环境,降低驾驶员的疲劳强度,提高行车安全,而
空调风机的噪声是影响舒适性的重要因素之
导风罩(保证空气均
匀进入叶轮进口截面)
托盘(固定)
上壳体
我们在进行风骏HVAC( Heating Ventilation and
进、出风口)
Air Conditioning,空调器总成)总成测试的时候,
E日1风机及匹配结构功能
发现风机有比较尖锐的声音,单鼓风机总成的时候
更加明显,这样乘客会感到明显的不舒服,这是我表1风机频谱测试结果(设计改进前:叶轮直径150mm
们必须要改进的。
风机端
频域数据
电压
合计值/dB频域峰值/dB峰值频率/Hz
2原因分析
DC 6V
55.317
44,334
风机及匹配结构功能如图1所示。
DC 8V
61.19
47,532
1290.894
我们首先对鼓风机单体进行测试,并没有听到
DC 10V
64.935
42.311
1431,274
明显的尖锐声音,因此确定是风机和蜗壳在匹配上
产生了问题。接下来对风机的频谱进行了测试,结的高频音,风机端电压在DC(直流电源)6V、DC
果见表1。
8V时尤其明显,频域峰值超出其附近声压级在10dB
通过以上试验数据可以看出,风机总成明显存左右,这样人耳听起来会感觉有比较尖锐的声音。
在30~40倍频(倍频:风机基本频率的整数倍频率。
同时我们进行了风道流场的CFD(计算流体动
基频=l/周期;周期为风机转一圈所需要的时间)力学,用以模拟仿真实际的流体流动情况)分析,
修改稿收稿日期:2013-04-23
作者简介:程华(1977-),男,河北保定人,汽车空调工程师,主要从事汽车空调的开发工作;祝社强(1983-),男,
河北邯郫人,汽车空调工程师,主要从事汽车空调的开发工作。
《汽车电器》2013年第6期
结果如图2所示。
表2风机频谱測试结果(设计改进后:叶轮直径135mm)
通过分析可以看
风机
频域数据
出,在蜗壳的出风口
端电压
合计值/dB频域峰值/dB峰值频率/Hz
处靠近蜗舌(图1)
DC 6V
34.558
的地方存在一个较大
8.336
42,420
318.909
的涡流区,而蜗舌区
DC 10V
43.364
308.228
域恰恰是产生高频音
的重灾区,因此可以
比较大的
频域声压级图(振动a:m/s2)
初步确认,蜗舌和风
涡流区
1て.621
机的叶轮的匹配是产
35.G3
生问题的原因。
图2风道流场的CFD分
23.701
析(设计改进前)
11,740
3设计改进思路
根据经验理论值,小型风机蜗舌与叶轮间的间
」ーー
s1:312.053.0973368974.261199851151165.0318i6i230)77.21
隙な取值为:レ/D=0.07-~0.15(前向叶轮),其中D为
频率/Hz
叶轮直径。经过测量,目前风骏风机蜗舌与叶轮间
(a)设计改进前
的间隙为9.713mm,叶轮直径D=150mm,t/D=
频域声压级图(振动a:m/s2)
0.065,处于合理取值的下限值以下,即风机叶轮和
3.60K
蜗壳蜗舌处间隙偏
小。由于蜗壳模具比
铰难改,因此我们决
定采用叶轮直径小ー
些(D=135mm)的
5900.74
风机进行匹配,此时
频率/Hz
(b)设计改进后
t=17.213,t/D-0.128,
处于合理取值中间值
图4设计改进前后典型频谱对比(DC8V)
附近,理论上较为理
比较小的
涡流区
想,之后进行风道流
一噪声值
场的CFD分析来验证
(改善前
图3风道流场的CD分
55.317
我们的判断。结果如
50
噪声值
析(设计改进后
43.364
44.34
改善后)
图3所示
通过分析可以看出,在蜗壳的出风口处靠近蜗根
42.311
34.558
频城峰值
(改善前)
舌的涡流区明显变小,因而产生的高频音也会变
频域峰值
小,这也初步验证了我们的设计改进思路。
DC10V
(改善后)
风机端电压
4效果验证
图5设计改进前后噪声值和频域峰值的对比
有了充分的依据,我们经过一段时间的准备,
制作了叶轮直径为135mm的风机手工样件,随后进在DC6V时有将近10dB,改进幅度符合我们的预
行了实物验证,验证过程主要分为3个步骤。
期,这样人耳基本上不会感觉到有比较尖锐的声
第1步,首先对鼓风机总成、HVAC总成状态下音;另外总的噪声值在DC10V、DC8V、DC