人人都討厭噪音,就連漫威宇宙中的超級英雄毒液也不例外,因為這是它的兩大弱點之一。有意思的是,被網(wǎng)友調侃長著一張“毒液臉”的UNI-T對噪音同樣敏感。只不過相比毒液被噪音克制,它卻抑制了噪音。
噪音是影響汽車行駛品質的主要因素之一,其中以風噪最為嚴重。一份最新的調研報告顯示,消費者對于風噪的抱怨已經(jīng)排到了前五,成為了最令車主反感的問題之一。
風噪產生的原因并不復雜。當汽車在行駛過程中車身表面的形狀、輪廓與氣流發(fā)生相互作用之后便會形成風噪,且速度越大,風噪越大。
不過風噪是無法消除的,即便是將空氣動力學應用到極致的高鐵飛機也不例外,所以只能是從盡量優(yōu)化風噪。但想要優(yōu)化風噪,并不是簡單的提升車輛的NVH性能就可以了,其中涉及到極其復雜且龐大的系統(tǒng)性工程。
9月16日,長安汽車通過一場直播實驗,不僅再現(xiàn)了UNI-T抑制風噪的名場面,也讓我們增加了許多奇怪的知識點。
直播中,UNI-T身處一間奇怪的房間里,車頭前方是一個巨大的風扇,周圍的墻體和房頂上則布滿了消音錐體。參與測試的孫絡典(國際空氣動力學與熱管理領域資深專家)告訴我們,這就是風洞實驗室。
之所以要選在這里重現(xiàn)UNI-T的風噪測試過程,是因為要想全面系統(tǒng)的研究風噪問題,就必須滿足兩個環(huán)境條件——其一,有流場穩(wěn)定,風速精確可控的風源;其二,能夠排除其他噪音的干擾。所以,也只有風洞實驗室才是最佳選擇。
UNI-T所處的這間風洞實驗室是世界上最安靜的風洞之一。因為它可以通過整個流道內的聲學處理和壓力脈動調節(jié),將實驗室的背景噪聲降到極低的水平。比如在實驗風速達到140km/h的時候,環(huán)境噪音僅為58 分貝。而在這樣的背景噪聲下進行風噪測試,數(shù)據(jù)無疑會更加精準。
測試風噪光有實驗室遠遠不夠,還需要一些牛掰的設備。比如一種由麥克風組成的麥克風陣列,又被稱為“聲學照相機”的東西。這種設備可以精準識別出車外聲源,并通過計算機進行匹配合成,顯示噪聲源在車身表面的3D分布。
在UNI-T所處的風洞實驗室中就有這樣一套設備。它共計由168個麥克風組成,分別安裝在一個超大型金屬架的上方和兩側。正因為如此,這間實驗室也是國內首個搭載三面麥克風陣列的風洞實驗室,是世界上最先進的聲學測量場所之一,即使測試中的噪音源相隔很近也可以清晰分辨,保障了汽車噪聲源識別試驗中的精準與可靠性。
除此之外,UNI-T的駕駛艙內還有放置了人工頭、球形陣列、表面麥克風三種設備。其中人工頭主要在測試中模擬人坐車時感受到的真實噪聲,并通過雙耳位置的聲學傳感器收集聲音信息;球形陣列幫助找出車內的聲源分布以及噪聲泄露位置;表面麥克風則粘貼在車身表面,用于測量車身表面的壓力脈動。這三個設備相互配合,可以幫助工程師得到更加全面的噪聲數(shù)據(jù),從而發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。
正如開頭所言,風噪優(yōu)化是個龐大的系統(tǒng)工程,歸納起來主要從聲源控制和聲學包裝兩個方面來入手,其中聲源控制就是控制風噪產生的源頭,即車身造型,這就需要設計團隊和工程團隊在產品開發(fā)初期就從細節(jié)入手,對造型進行不斷的打磨。
為了驗證不同造型對風噪的影響,測試中長安汽車的油泥模型工程師對UNI-T的后視鏡進行了早期設計的復原處理,并對比了前后兩種設計的風噪水平。結果顯示,優(yōu)化后的現(xiàn)款后視鏡幫助人工頭人耳處的總聲壓級降低了0.3dB(A)。
可別小看了這0.3dB(A)的改進,因為UNI-T上無數(shù)的細節(jié)優(yōu)化都需要涉及造型、法規(guī)、CAE和產品等多個部門。造型好看不好看?視野滿不滿足法規(guī)要求?內部結構能不能布置得下?設計調整后風噪能不能達標?每個改進方案都要與不同的部門對接,任何一個改動的背后都是無數(shù)長安人的共同努力。
實驗中長安汽車還復原了UNI-T早期的尾翼設計。結果發(fā)現(xiàn),這個完全不如現(xiàn)款設計漂亮科幻的尾翼,風噪?yún)s明顯高出不少。要知道現(xiàn)款V形尾翼由于造型過于前衛(wèi)特別還帶鏤空特效,給長安汽車的CFD團隊帶來了極大的挑戰(zhàn)。
他們曾設計了超60個優(yōu)化方案,其中只有20多個證明是有效方案。更可怕的是,由于CFD仿真計算需要龐大的計算資源,所以這些優(yōu)化方案的計算過程需要超過100萬個CPU小時。
這是什么概念?以目前市面上最先進的Intel酷睿十代處理器來計算,需要不停計算12年。遇到困難就解決困難,CFD團隊為此調用了整個長安汽車計算集群四分之一的算力,即4000核仿真計算資源,把優(yōu)化計算周期壓縮到了20天,最終找到了那個最合理的方案,設計出這款驚艷業(yè)內的尾翼。
這種具有突破性的設計背后,實則凝聚了長安汽車設計團隊和研發(fā)工程師的無數(shù)智慧,展現(xiàn)了長安汽車CFD團隊的技術實力。
他們通過在UNI-T上進行更多的反復推敲以及細節(jié)的優(yōu)化,實現(xiàn)了一個又一個0.3dB(A)的突破,最終積少成多產生了質變,使得UNI-T在120km/h的風速下依然具有不俗的低風噪水平。而在這份成績的背后,我們也看到了長安汽車以用戶體驗為中心,打造極致產品力的不懈追求。