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

什么是NVH？

噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）可用于研究和測量物體的聽覺和觸覺反饋。聲音有時會給人帶來煩惱，有時則會帶來一些益處，而NVH分析有助于確定聲音的來源及產(chǎn)生原因。然后，工程師可以通過結(jié)合使用仿真和物理測試方法，減少或消除不必要的噪聲，并增強(qiáng)有益的聲音，例如，摩托車標(biāo)志性的轟隆聲。

NVH代表什么？

NVH的三個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，例如打開天窗和啟動發(fā)動機(jī)時的嗡嗡聲、用力關(guān)車門時的砰砰聲、打開HVAC系統(tǒng)時的嘈雜聲或插入座椅安全帶扣環(huán)時的咔嗒聲。

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

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

什么是汽車NVH？

NVH技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，但該技術(shù)最早起源于汽車行業(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題。

NVH目前是汽車行業(yè)的一大關(guān)鍵性能指標(biāo)，尤其隨著越來越多的汽車制造商開始加入電氣化大軍，其愈顯重要。汽車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問題至關(guān)重要。

汽車NVH的來源

汽車NVH有三種來源：

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

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

電氣：駕駛員警報(bào)系統(tǒng)、電動汽車中的逆變器

通過識別來自發(fā)動機(jī)、制動器、車身和內(nèi)飾等來源的聲音，為工程師提供完整的車輛音頻圖片。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)并獲得競爭優(yōu)勢，汽車企業(yè)制定了許多可通過NVH來實(shí)現(xiàn)的聲音目標(biāo)，包括：

提高駕駛員和乘客的舒適度

減少振動引起的故障

創(chuàng)建預(yù)期的聲音或振動

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)可靠性并延長使用壽命

通過提供安靜的環(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、呼嘯而過的風(fēng)聲、嘎吱作響的雨刷聲——汽車中有幾十種可以通過聽覺、視覺和觸覺來感知的聲源，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)來優(yōu)化聲音，工程師可以使用聲學(xué)求解器在多個設(shè)計(jì)級別仿真車輛噪聲。

聲學(xué)仿真級別

整車級，整車在行駛時產(chǎn)生的噪聲。

系統(tǒng)級，各機(jī)器協(xié)同工作時發(fā)出的噪聲。

子系統(tǒng)級，來自特定機(jī)器的噪聲，例如電機(jī)。

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

為了根據(jù)不同的仿真級別完成NVH分析，工程師必須首先創(chuàng)建一個能夠準(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，工程師通常會犯的一個錯誤是，一開始就進(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，因此這會成為一大問題。其結(jié)果是，他們會將時間和資源浪費(fèi)在與物理測試結(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）與物理測試良好地關(guān)聯(lián)起來，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

NVH入門

汽車設(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)開始之前盡快解決NVH問題。

審核編輯：劉清