汽車會發出什么樣的聲音呢？孩子們肯定會說“滴滴叭叭嗚！”而汽車工程師給出的回答復雜得多。從微風吹過后視鏡的嗡嗡聲到電動汽車加速的轟隆聲，汽車發出的許多聲音對整體駕駛體驗至關重要。為了設計、識別和優化汽車聲音，工程師需要依賴NVH應用領域。

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生原因。然后，工程師可以通過結合使用仿真和物理測試方法，減少或消除不必要的噪聲，并增強有益的聲音，例如，摩托車標志性的轟隆聲。

NVH代表什么？

NVH的三個組成部分涵蓋了一系列聲音指標：聲音產生的原因，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動機時的嗡嗡聲、用力關車門時的砰砰聲、打開HVAC系統時的嘈雜聲或插入座椅安全帶扣環時的咔嗒聲。

振動：以一定頻率發生的振蕩。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：與噪聲和振動相關的主觀感受質量。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技術廣泛應用于各個行業，但該技術最早起源于汽車行業，可用于解決內燃機產生的轟隆聲、爆震聲和研磨聲等問題。

NVH目前是汽車行業的一大關鍵性能指標，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，因此在設計階段早期解決NVH問題至關重要。

汽車NVH的來源

汽車NVH有三種來源：

空氣動力學：HVAC風機、吹向車身的風

機械：制動摩擦、發動機運行、輪胎與路面的接觸

電氣：駕駛員警報系統、電動汽車中的逆變器

通過識別來自發動機、制動器、車身和內飾等來源的聲音，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，例如替換材料、改變交互流或安裝隔音屏障。

為了創造最佳的整體駕駛體驗并獲得競爭優勢，汽車企業制定了許多可通過NVH來實現的聲音目標，包括：

提高駕駛員和乘客的舒適度

減少振動引起的故障

創建預期的聲音或振動

符合噪聲法規要求

最大限度降低音調噪聲

確保結構可靠性并延長使用壽命

通過提供安靜的環境，最大限度地減少操作人員的疲勞感

如何執行NVH分析？

嗡嗡作響的輪胎聲、呼嘯而過的風聲、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。

為了根據預期標準來優化聲音，工程師可以使用聲學求解器在多個設計級別仿真車輛噪聲。

聲學仿真級別

整車級，整車在行駛時產生的噪聲。

系統級，各機器協同工作時發出的噪聲。

子系統級，來自特定機器的噪聲，例如電機。

組件級，單個元件產生的噪聲，例如座椅安全帶發出的咔嗒聲。

為了根據不同的仿真級別完成NVH分析，工程師必須首先創建一個能夠準確表示物理系統或組件的仿真模型。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行仿真和建模，而且在Ansys Sound中可以執行后處理。

NVH仿真挑戰

在仿真NVH時，工程師通常會犯的一個錯誤是，一開始就進行高度復雜且計算成本高昂的仿真。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。其結果是，他們會將時間和資源浪費在與物理測試結果不匹配的分析上。

在運行高度復雜的分析之前，使用模態置信準則（MAC）、坐標模態置信準則（CoMAC）和頻率響應置信準則（FRAC）等參數，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聯起來，這一點至關重要。

NVH入門

汽車設計中的幾乎所有元素都可以從NVH分析中受益。了解噪聲源以及優化方法是確保汽車設計滿足消費者需求和行業標準的最佳途徑之一。在概念和設計階段盡早執行仿真，將有助于確保在物理原型設計開始之前盡快解決NVH問題。

審核編輯：劉清