曹春虎，熊辉，杨柯毅
（奇瑞汽车股份有限公司，安徽 芜湖 241000）
摘要：当汽车高速行驶时，流动的空气会在车身凸起部位或者凹槽中产生振动和风噪声。以某款车的车门密封条所产生的风噪声问题为研究对象，通过CAE仿真分析风噪声产生的原理，优化改进密封条的表面纹理结构，并进行实车方案验证最终有效解决问题。此研究中所采用的分析方法和解决方案在产品设计开发阶段可以很好地降低项目开发成本及减少周期。
关键词：NVH；CFD；风噪；汽车车门密封条
Research on the NVH Wind Noise of Automobile
Door Sealing
Cao Chunhu, Xiong Hui, Yang Keyi
(Chery Automobile Co�, Ltd�, Wuhu 241000, China)
Abstract: When the car is driving at high speed, the flowing air will generate vibration and wind noise in the raised parts or grooves of the body� Taking the issue of wind noise generated by the door sealing strip of a certain car as the research object, the principle of wind noise generation is analyzed through CAE simulation, and the surface texture structure of the sealing strip is optimized and improved. The problem is finally effectively solved through actual vehicle scheme verification� The analysis methods and solutions presented in this article can effectively reduce project development costs and cycles during the product design and development phase�
Key Words: NVH ; CFD; Wind noise; Door Sealing strip
0　引言
我国汽车行业蓬勃发展，汽车技术也得到了充足的发展。汽车消费者的需求不仅仅停留在单纯的能开和好开的层面。针对广大消费者来说，一辆市场受欢迎的车，除了要有漂亮的外观、优越的动力性能参数、更高的安全性等，还要有良好的乘坐舒适性。
NVH是噪声、振动与声振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness）的英文缩写。目前汽车NVH 性能开发和控制技术是汽车企业及科研单位衡量汽车性能的一个关键指标。研究表明，车辆低速及中速行驶时，发动机、传动系噪声及轮胎噪声
作者简介：曹春虎（1980-），男，工程师，研究方向：车身结构、车身性能、车身集成管理等。
有1/3的故障问题和汽车的NVH有关，用户反映的20%～30%的问题都与NVH有关[1]。因此，汽车的NVH是国际及国内汽车行业各大整车制造企业和科研单位持续研究的重点问题之一。针对汽车的某一个或者多个系统进行建模分析，出对振动源和噪声源，通过改善振幅、频率或者模态，降低振动噪声向乘员舱的传递，以此来提高乘客的NVH感受。门、整体内外板压合式车门和无框架车门。上段式车门的整个玻璃上框架采用的是辊压封闭型面结构，上段框架结构与车门的内外钣金焊接在一起组成整个车门的骨架。上段式车门结构简单实用，因材料利用率较高，目前轿车和SUV应用非常广泛。
以上段式车门结构为例的车门结构如图1所示，整个车门系统包含车门金属骨架、车门内装饰板、车门密封系统、车门升降系统及后视镜、把手、门锁等功能件组成。
图1　上段式车门结构
安装在车门与车身之间的密封系统如图2和图3所示。汽车密封系统一般包含两圈密封，密封系统主要包含门框密封条、门洞密封条、下部密封条、玻璃升降密封条、窗内内挡水条、窗外外挡水条等。不同公司车型的车门密封系统的各类密封条截面不同，长度不同，表面纹理也不相同。
图2　车门密封系统实物
密封系统的主要作用是在车门关闭和车窗关闭以后密封车门与车身之间的缝隙。车门门框密封条、车身门洞密封条和车门下部密封条完成车门与车身中间的缝隙的密封，密封条起到密封汽
外外挡水条主要完成车门玻璃升起以后密封玻璃与汽车车门的缝隙，阻挡车辆外部环境的水、空气、粉尘、车外噪声进入乘员舱内。另外柔软的密封条起到衰减汽车玻璃以及车门的振动作用。
密封系统的断面设计、材料设计、密封条料玻璃之间的缝隙，以上任何参数设计不当都会造成密封失效，产生噪声、振动等问题。由于部分车门密封系统裸露在外直接与空气接触，不合理的表面设计也会产生空气噪声。
图3　车门密封系统简图
在汽车开发和试验过程中，综合大量实车的
工程开发经验，车门系统产生的NVH问题主要有
以下几点：
（1）乘客在开关门过程中，车门系统附件与
车身系统附件撞击产生的振动及噪声辐射。
（2）车门系统的玻璃升降过程中，升降系统
零件相互运动摩擦产生的振动及噪声辐射。
（3）车辆通过扭曲不平路面造成车门系统与
车身相互接触摩擦产生的振动及噪声辐射。
（4）高速行驶时候车外流动的风与车门密封系统产生的噪声辐射。
2　车门密封系统风噪问题
某车型在开发试验中发现，左右前门玻璃下降或者部分车门下降后车速大于30km/h，车门侧面密封系统位置有明显“哗哗”的风噪声，且随着车辆速度的增加风噪声也相应增大。无论从前排乘客或者后排乘客，都可以明显的听到风噪声音，对乘客和驾驶员产生较大干扰。
风噪声的位置如图4所示，左右门和前后门都存在此NVH噪声。
图4　车门密封系统简图
侧窗室内听到的风噪声经过分析可能为如下来源[2]：
（1）路噪声音泄露：由轮胎与路面接触噪声通过车窗泄露到车内。
（2）空腔振动噪声：空气在门缝间隙或者其他附件间隙中回旋振动产生的噪声辐射。
（3）空气压力振动噪声：空气从侧窗吹入车内又出来产生的压力循环振动噪声。
经过开关窗风噪声测量和分析，实车产生的噪声不是低频的拍击声，首先排除了空气压力振动产生的噪声。经过进一步的轮胎替代件和路面替换试验，又排除了轮胎产生的路噪声。初步锁定产生的噪声为车窗附近的空腔振动噪声。
腔进行进一步的空腔封堵。经过如图6所示的空腔封堵方案反复验证，封堵之后噪声减弱并部分消失。推测产生噪声的原因为汽车行驶时候空气在车门附近进行流动，部分空气流在密封条的表面特征。在关闭车窗之后车速大于30km/h时候，由于玻璃隔音的作用在室内几乎听不到，但是随着车速增加逐步可以听到此种特征的噪声。
          图5　车门门洞密封              图6　车门密封系统封堵验证图
结合如上风噪声的初步排查，对车门门洞密封条和玻璃升降尼槽等关联零部件表面特征进行CAE建模，运用STAR-CCM+按照气流36km/h工况从侧面流过密封条的表面进行CFD分析。分析结果如图7所示。
veloclty（m/s）
10.000
8.0000
6.0000
4.0000
2.0000
0.0000
图7　CAE仿真分析
经过CAE风速CFD仿真结果分析，确定风噪声是由车门门洞密封条的局部花纹沟槽产生的。当汽车高速行驶时候室外高速气流流过车门门洞密封条的表面，在沟槽位置形成气流涡旋。在出现涡旋时流体对物
体会产生一个周期性的交变横向作用力。当车身高于30km/h时，力的交变频率与车门门洞密封条的局部特征固有频率相接近时引起局部共振。如图8所示，由于此种特征的花纹
噪声。
图8　特殊花纹产生的涡旋
3　车门密封系统方案优化设计
降低NVH风噪声问题的方案主要是控制噪声善风噪声通过密封系统渗入到乘员舱，减少风噪声对驾乘人员的影响，提升整体舒适性[3]。
针对此种结构的花纹进行合理的花纹设计，优化凸起以及沟槽深度或者改变花纹为不规则的形状都可以有效控制噪声源头降低此种噪声产生。此种花纹比较美观，我们工程采用的方案是优化沟槽的深度及特
征。通过对密封条表面进行建模，然后再次开展CAE建模进行CFD分析，结合造型的外观美观的需求将密封条的表面特征优化至最佳结构，将表面花纹的凸起高度由0.3mm 降低到0.12mm，凸起处的R特征由R0.3mm更改为R0.4mm，如图9所示。
图9　方案优化示意图
最终，对优化后的工程样件在综合道路试验场进行30~100km/h的道路测试和主观评价，经过5组车辆和人员组合验证，结果表明此种方案有效解决了原车的风噪声问题。
4　结语
良好的NVH性能可以让乘客感觉到安全和舒适。运用整车或零件风洞试验是验证NVH风噪声最有效的方法，但是利用风洞试验来检验汽车密封系统的细节方案周期长并造价昂贵。本文使用STAR-CCM+采用CFD分析方法和道路试验验证有效解决了文中的风噪问题，可以有效降低密封系统的模具更改成本、试验成本和开发周期。本文的NVH风噪声改进案例对整车NVH风噪声研究及性能提升，对密封系统的设计开发都提供了很好的案例参考。
参考文献
[1]庞剑，谌刚，何华.汽车噪声与振动[M].北京：北京理
杨怡 车震工大学,2006:359-360.
[2]代素珍，柯有恩.某SUV车型道路风噪测试及改善[J].
内燃机与配件,2019(5):77-79.
[3]熊辉，李磊，周伟.汽车门洞密封条风噪性能研究[J].
汽车科技,2023(3):48-51.