面臨的挑戰(zhàn)：

雷諾汽車公司如何在初期階段通過仿真手段達(dá)到降低汽車通過噪音的水平。

來自海克斯康的解決方案：

產(chǎn)品、解決方案名稱：MSC Actran模型軟件
實(shí)現(xiàn)效果：在汽車研發(fā)的初期階段通過仿真優(yōu)化車輛的設(shè)計(jì)，能將吸音材料準(zhǔn)確放置在所需之處。

近年來，降低交通噪音、提升汽車舒適性已經(jīng)成為全球性倡議。工程師不僅要滿足苛刻的政府規(guī)定，還要改善乘客體驗(yàn)。其中一項(xiàng)要求就涉及到通常被稱為通過噪聲的測(cè)量過程。近來，通過噪聲的最大允許聲級(jí)一直在降低，這意味著商用車的設(shè)計(jì)出現(xiàn)了新的約束條件。降低噪聲排放的對(duì)策包括對(duì)噪聲產(chǎn)生機(jī)制進(jìn)行干預(yù)、控制噪聲傳播，從而降低各聲源對(duì)噪聲的貢獻(xiàn)。添加吸音材料或者改變車輛部件的幾何形狀也是工程師們正在研究的解決這一問題的突破口。雷諾公司由于擁有各式各樣的車型，因此其團(tuán)隊(duì)必須根據(jù)未來的約束條件對(duì)通過噪聲規(guī)定及設(shè)計(jì)車輛的發(fā)展變化作出預(yù)測(cè)。 雷諾公司決定增強(qiáng)其聲學(xué)仿真能力，采用 MSC 軟件公司旗下 FFT 的產(chǎn)品 Actran 對(duì)外部聲波傳播進(jìn)行建模。借助Actran，雷諾公司能夠在設(shè)計(jì)階段初期考慮車輛聲學(xué)性能，從而改進(jìn)設(shè)計(jì)并降低開發(fā)成本。

挑戰(zhàn)
與汽車行業(yè)的許多專業(yè)人士一樣， Philippe Mordillat 和 Cécile Dutrion 深知任何 NVH 團(tuán)隊(duì)所面臨的挑戰(zhàn)。雷諾汽車?yán)碚摲椒ㄩ_發(fā)部的 NVH CAE 專家 Philippe Mordillat 表示：“排放水平已經(jīng)發(fā)生變化，同時(shí)改變的還有為滿足規(guī)定需要采取的方法。我們要達(dá)到的噪聲水平越來越嚴(yán)格。到 2020 年，將會(huì)初步降低噪聲水平；到 2024 年，還要進(jìn)一步降低！”
要想確保車輛能夠符合這些規(guī)定，就得 盡 早 在 開 發(fā) 過 程 中 采 取 行動(dòng) 。
Philippe 說：“我們需要在汽車包裝物中留出一些空間，以保證能在車內(nèi)安裝吸音材料。如果我們現(xiàn)在不預(yù)留出這些空間，將來就不可能符合規(guī)定。”
有鑒于此， 已將仿真確定為 Philippe Mordillat 團(tuán)隊(duì)所要研究的解決途徑。其目標(biāo)是開發(fā)一種用來仿真通過噪聲規(guī)定的 CAE 方法。Philippe 解釋道：“我們希望找到一種通用方法，能夠適用于任何類型的車輛。我們需要掌握針對(duì)聲源以及從這些聲源到規(guī)定麥克風(fēng)的傳遞函數(shù)的預(yù)測(cè)方法。在著手對(duì)此類仿真進(jìn)行研究時(shí)，我們還需要一個(gè)基準(zhǔn)。經(jīng)過評(píng)估后，我們得出的結(jié)論是，Actran 具備了我們?cè)诜抡嬷邢胍乃泄δ堋！?/span>

解決方案
即使 Philippe 在數(shù)值仿真方面擁有 20 年的經(jīng)驗(yàn)，但考慮到該項(xiàng)目的范圍極為宏大，他預(yù)計(jì)仍會(huì)有一段艱難時(shí)期。他說：“我們?cè)?jīng)認(rèn)為仿真的目標(biāo)會(huì)受到計(jì)算模型空間域和頻率域分析上限的限制。然而受益于 Actran 的軟件方法和高性能計(jì)算，我們最終得以實(shí)現(xiàn)設(shè)定的分析目標(biāo)。”他補(bǔ)充道：“我們后來發(fā)現(xiàn)這個(gè)軟件還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：能快速完成性能仿真，因此我們可以增加新的開發(fā)要求。”
關(guān)于 Actran 模型的細(xì)節(jié)， Philippe Mordillat 團(tuán)隊(duì)的 NVH 數(shù)值方法工程師Cécile Dutrion 解釋道：“我們正在考慮來自發(fā)動(dòng)機(jī)、輪胎與路面接觸、排氣管線及進(jìn)氣口的噪聲源。我們計(jì)算了聲源與規(guī)定麥克風(fēng)之間的傳遞函數(shù)，并依照其他計(jì)算值或者依照測(cè)量值對(duì)聲源進(jìn)行評(píng)估。這樣我們就可以靈活地嘗試不同聲源與聲學(xué)傳遞函數(shù)的組合。”
該項(xiàng)目旨在為任意型號(hào)的車輛開發(fā)一種通用方法，并且能夠?qū)Ω鞣N車輛進(jìn)行查驗(yàn)。因此計(jì)算性能方面至關(guān)重要。Cécile 說：“具備頻率自適應(yīng)自動(dòng)網(wǎng)格劃分功能的外部聲學(xué)組件是一個(gè)非常有價(jià)值的功能。”
Philippe 補(bǔ)充道：“借助 Actran，我們可以將考察發(fā)動(dòng)機(jī)輻射噪聲的運(yùn)行時(shí)間縮短 5-7 倍。最初我們考慮的是計(jì)算到2000Hz，那時(shí)我們認(rèn)為 5000Hz 只能是一個(gè)夢(mèng)想，但最終我們夢(mèng)想成真。”

結(jié)果
在研究通過噪聲時(shí)，一定要確保數(shù)值仿真的準(zhǔn)確性。測(cè)試期間記錄到的絕對(duì)聲級(jí)可確定車輛能否通過測(cè)試。Philippe解釋說：“在開展驗(yàn)證工作時(shí)，我們已經(jīng)掌握了一些實(shí)物測(cè)試的測(cè)量結(jié)果。”
“在我們啟動(dòng)這個(gè)項(xiàng)目的時(shí)候，一切還都遙不可及。我們不僅要分析結(jié) 果，還要用我們當(dāng)時(shí)建立的模型來弄清各種問題。如今我們對(duì)結(jié)果相當(dāng)滿意。我們只用了很短的時(shí)間就提高了準(zhǔn)確度。”
驗(yàn)證階段成功之后，雷諾公司的工程師每天都在用這種方法來優(yōu)化車輛的技術(shù)設(shè)計(jì)，以確保將吸音材料準(zhǔn)確放置在所需之處。
Philippe 總結(jié)道：“與最初的目標(biāo)相比， 我們達(dá)到了好得多的性能。我們對(duì)這一外部聲學(xué)問題所做的研究是從零開始的， 但在短短幾年內(nèi)就實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目目標(biāo)，這讓我也感到非常吃驚。”

客戶簡(jiǎn)介：

雷諾集團(tuán)是一家總部設(shè)在法國(guó)的跨國(guó)公司， 已有超過 115 年的歷史。雷諾公司業(yè)務(wù)遍布 128 個(gè)國(guó)家，致力于設(shè)計(jì)、制造及銷售私人車輛和商用車輛。雷諾公司在世界各地的員工超過 12 萬(wàn)名，汽車是他們共同的精神寄托。

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