汽車(chē)會(huì)發(fā)出什么樣的聲音呢？孩子們肯定會(huì)說(shuō)“滴滴叭叭嗚！”而汽車(chē)工程師給出的回答復(fù)雜得多。從微風(fēng)吹過(guò)后視鏡的嗡嗡聲到電動(dòng)汽車(chē)加速的轟隆聲，汽車(chē)發(fā)出的許多聲音對(duì)整體駕駛體驗(yàn)至關(guān)重要。為了設(shè)計(jì)、識(shí)別和優(yōu)化汽車(chē)聲音，工程師需要依賴NVH應(yīng)用領(lǐng)域。

什么是NVH？

噪聲、振動(dòng)和聲振粗糙度（NVH）可用于研究和測(cè)量物體的聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)反饋。聲音有時(shí)會(huì)給人帶來(lái)煩惱，有時(shí)則會(huì)帶來(lái)一些益處，而NVH分析有助于確定聲音的來(lái)源及產(chǎn)生原因。然后，工程師可以通過(guò)結(jié)合使用仿真和物理測(cè)試方法，減少或消除不必要的噪聲，并增強(qiáng)有益的聲音，例如，摩托車(chē)標(biāo)志性的轟隆聲。

NVH代表什么？

NVH的三個(gè)組成部分涵蓋了一系列聲音指標(biāo)：聲音產(chǎn)生的原因，聲效以及聲音帶給人的感受（令人愉悅或令人惱火）。

噪聲：由特定物體引起的聲音傳播，例如打開(kāi)天窗和啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)的嗡嗡聲、用力關(guān)車(chē)門(mén)時(shí)的砰砰聲、打開(kāi)HVAC系統(tǒng)時(shí)的嘈雜聲或插入座椅安全帶扣環(huán)時(shí)的咔嗒聲。

振動(dòng)：以一定頻率發(fā)生的振蕩。在汽車(chē)中，通過(guò)方向盤(pán)、座椅、扶手、底板和踏板可以感受到不同速度的振動(dòng)。

聲振粗糙度：與噪聲和振動(dòng)相關(guān)的主觀感受質(zhì)量。雖然噪聲和振動(dòng)都是可以量化的測(cè)量值，但粗糙度是指人們聽(tīng)到不愉快的聲音所產(chǎn)生的不適感。而每個(gè)人對(duì)刺耳的感受可能有所不同。

什么是汽車(chē)NVH？

NVH技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，但該技術(shù)最早起源于汽車(chē)行業(yè)，可用于解決內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的轟隆聲、爆震聲和研磨聲等問(wèn)題。

NVH目前是汽車(chē)行業(yè)的一大關(guān)鍵性能指標(biāo)，尤其隨著越來(lái)越多的汽車(chē)制造商開(kāi)始加入電氣化大軍，其愈顯重要。汽車(chē)NVH性能很容易決定品牌形象塑造的成功與失敗，因此在設(shè)計(jì)階段早期解決NVH問(wèn)題至關(guān)重要。

汽車(chē)NVH的來(lái)源

汽車(chē)NVH有三種來(lái)源：

空氣動(dòng)力學(xué)：HVAC風(fēng)機(jī)、吹向車(chē)身的風(fēng)

機(jī)械：制動(dòng)摩擦、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行、輪胎與路面的接觸

電氣：駕駛員警報(bào)系統(tǒng)、電動(dòng)汽車(chē)中的逆變器

通過(guò)識(shí)別來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、車(chē)身和內(nèi)飾等來(lái)源的聲音，為工程師提供完整的車(chē)輛音頻圖片。一旦了解了特定聲源，工程師就可以確定合適的聲音控制技術(shù)，例如替換材料、改變交互流或安裝隔音屏障。

為了創(chuàng)造最佳的整體駕駛體驗(yàn)并獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，汽車(chē)企業(yè)制定了許多可通過(guò)NVH來(lái)實(shí)現(xiàn)的聲音目標(biāo)，包括：

提高駕駛員和乘客的舒適度

減少振動(dòng)引起的故障

創(chuàng)建預(yù)期的聲音或振動(dòng)

符合噪聲法規(guī)要求

最大限度降低音調(diào)噪聲

確保結(jié)構(gòu)可靠性并延長(zhǎng)使用壽命

通過(guò)提供安靜的環(huán)境，最大限度地減少操作人員的疲勞感

如何執(zhí)行NVH分析？

嗡嗡作響的輪胎聲、呼嘯而過(guò)的風(fēng)聲、嘎吱作響的雨刷聲——汽車(chē)中有幾十種可以通過(guò)聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)和觸覺(jué)來(lái)感知的聲源，NVH分析有助于減少或消除不必要的聲音。

為了根據(jù)預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)來(lái)優(yōu)化聲音，工程師可以使用聲學(xué)求解器在多個(gè)設(shè)計(jì)級(jí)別仿真車(chē)輛噪聲。

聲學(xué)仿真級(jí)別

整車(chē)級(jí)，整車(chē)在行駛時(shí)產(chǎn)生的噪聲。

系統(tǒng)級(jí)，各機(jī)器協(xié)同工作時(shí)發(fā)出的噪聲。

子系統(tǒng)級(jí)，來(lái)自特定機(jī)器的噪聲，例如電機(jī)。

組件級(jí)，單個(gè)元件產(chǎn)生的噪聲，例如座椅安全帶發(fā)出的咔嗒聲。

為了根據(jù)不同的仿真級(jí)別完成NVH分析，工程師必須首先創(chuàng)建一個(gè)能夠準(zhǔn)確表示物理系統(tǒng)或組件的仿真模型。Ansys Mechanical、Ansys LS-DYNA、Ansys Fluent、Ansys Motor-CAD和Ansys Maxwell等Ansys工具可用于對(duì)必要的組件進(jìn)行仿真和建模，而且在Ansys Sound中可以執(zhí)行后處理。

NVH仿真挑戰(zhàn)

在仿真NVH時(shí)，工程師通常會(huì)犯的一個(gè)錯(cuò)誤是，一開(kāi)始就進(jìn)行高度復(fù)雜且計(jì)算成本高昂的仿真。而這些模型往往與物理行為不匹配，因此這會(huì)成為一大問(wèn)題。其結(jié)果是，他們會(huì)將時(shí)間和資源浪費(fèi)在與物理測(cè)試結(jié)果不匹配的分析上。

在運(yùn)行高度復(fù)雜的分析之前，使用模態(tài)置信準(zhǔn)則（MAC）、坐標(biāo)模態(tài)置信準(zhǔn)則（CoMAC）和頻率響應(yīng)置信準(zhǔn)則（FRAC）等參數(shù)，將仿真模型的基本量（如總重量、剛度和阻尼矩陣）與物理測(cè)試良好地關(guān)聯(lián)起來(lái)，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

NVH入門(mén)

汽車(chē)設(shè)計(jì)中的幾乎所有元素都可以從NVH分析中受益。了解噪聲源以及優(yōu)化方法是確保汽車(chē)設(shè)計(jì)滿足消費(fèi)者需求和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的最佳途徑之一。在概念和設(shè)計(jì)階段盡早執(zhí)行仿真，將有助于確保在物理原型設(shè)計(jì)開(kāi)始之前盡快解決NVH問(wèn)題。

審核編輯：劉清