成功案例 | 福特汽车GT-SUITE预测进气噪声
1. 进气噪声分析的背景 发动机的进气系统，除了需要为发动机提供足量的洁净空气外，还需要考虑进气噪音的影响。早期的发动机，机械噪音和燃烧噪音非常大，是发动机最主要的噪音来源，但是随着技术的不断进步，这两类噪音得到了极大的缓解，这时，进气管路的气动噪音就越来越明显。 进气系统的噪音主要是指进气口处的噪音，这个位置比较靠近驾驶舱，因此对驾驶舱内的噪音贡献比较大。同时进气系统的噪音也是通过噪音的主要声源。 解决进气噪音问题，最直接的办法就是样件试验，不过则会中方式成本比较大，周期长，不适合当前快节奏的研发流程。通过仿真方式确定样件方案是目前最为普遍的方式。 本文将讲解福特汽车使用GT-SUITE软件进行的进气噪音分析。 2. 分析模型 2.1 准备几何结构数模在整个进气回路中，按照空气流动顺序，包含空气进气管（stack pipe和Elbow）、空气滤清器、滤清器出口管路和压气机进口管路。 TL测试状态如下图所示，图中可以发现整个管路的进口和出口需要进行特殊修改才能接入试验装置，因此数模中也需要针对性的进行修改。数模中的修改如下所示，在进口和出口位置都加入了一个缩口管路。2.2 GEM3D进行离散处理 GEM3D的功能，让几何结构的离散变得非常方便，通常情况下只需要以下流程即可：1.清洁和处理几何数模，注意保留连续的、合理的流体域即可，最好保存为流体域片体数模，格式以STL和iges为最佳2.将几何数模导入GEM3D中，通过GEM3D的处理工具对几何结构进行简单的处理，设定初始状态，然后进行离散操作，导出GT-ise格式的计算模型。3.在GT-ise中建立TL模型（可以直接打开example），将模板中的分析部分改为第二步中的导出模型即可。对于福特的数模来说，需要注意两点：1.Stackpipe的结构稍微有点复杂，需要额外注意GEM3D中的结果，这里福特使用了150个FlowSplit来描述Stackpipe的几何结构2.空滤器的结构也稍微有点复杂，主要是内部结构并不是规整的正方体，福特使用了128个FlowSplit来进行结构描述。2.3 模型计算和实验对标 福特针对Stackpipe的结构做了TL计算（单独使用Stackpipe管路进行TL试验），为了确保试验和仿真的可信度，试验经过多次测试，仿真也使用了GT-SUITE和LMS进行，实验结果对比如下：红色为GT仿真结果，蓝色为LMS仿真结果，黑色虚线为测试结果，从对比中可以发现GT和LMS对TL的峰值位置的捕捉基本合理，GT比LMS的精度稍高。整个系统的仿真和实验对标如下所示：红色为GT仿真结果，蓝色为LMS仿真结果，黑色虚线为测试结果，从对比中可以发现GT和LMS对TL的峰值位置的捕捉基本合理，GT比LMS的精度稍高。2.4 模型计算和发动机台架实验对标 在发动机台架试验和仿真对标的过程中，发现仿真结果和试验结果差距比较大。通过原因排查，认为主要是由于压缩机进口管麦克风位置的导致的（此处可能是测试失误，没有记录具体 位置，或者是传感器安装问题），因此补加另外的对比测试。下图为对比测试的结果，通过调整仿真中的麦克风位置，发现仿真结果能够比较好的与实验结果吻合。因此可以认为，这个位置才是试验中的真实位置。 3结论 在进行发动机台架进气噪音分析时，需要特别注意以下问题：1.压缩机进气压力波动，这个必须要和试验吻合才能确保仿真的可靠2.压缩机进气管麦克风传感器的位置会对结果有较大影响，实验中需要明确3.发动机的辐射噪音，在某个转速以上会对测试结果产生影响，而这个辐射噪声是没办法进行模拟的4.GT-SUITE对TL的模拟精度完全满足声学元器件开发需求5.如果压气机进气压力脉冲不正确，那么可以通过进气噪声的结果进行反向的修正。最后附加福特的仿真+试验的流程来源：艾迪捷
