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自動車:床下風切り音

床下風切り音をコントロールする


上:PowerFLOWによる床下領域での騒音源予測

パワートレイン、タイヤおよびロードノイズが大幅に低減されたことにより、風切り音が高速走行時の主な騒音源になりつつあります。J. D. パワー・アンド・アソシエイツの初期品質調査によると、風切り音は車に関する顧客不満の第1位に常に挙げられています。これは、顧客のブランドロイヤリティーや販売に直接影響をおよぼすことを意味します。

床下風切り音は、低周波数帯(<500Hz)での車室内騒音品質に大きく関与していることから注目されています。多くの自動車メーカーでは、スポイラーや床下カバーなどの空力パーツを用いて燃費の向上やCO2削減に取り組んでいますが、その際、これらの部品が原因となる風切り音も、デザインの検討事項に含まれる必要があります。車両の床下は多数の要素部品からなる複雑な形状をしているため、実験による床下騒音の原因評価をすることは難しく、通常、試作車が完成する開発プロセスの後期まで評価を下すことができません。しかしながら、この時点で設計変更をすることは非常に困難かつコストがかかります。したがって、早期に床下の風切り音予測が可能なデジタルプロセスの活用が強く求められています。

 

 


左:PowerFLOWによる床下の壁面圧力変動(WPF)予測
 

設計変更による車室内音のデルタdBと車外のWPF予測の比較

 

技術課題

床下風切り音の騒音源は、詳細な床下形状に強く依存する剥離や渦の対流および再付着をともなう流れの複雑な構造によるものです。床下騒音源の多くは、ホイール、ホイールハウス、エンジン/排気システム、サスペンション、構造クロスメンバーにおける流れの剥離から生じます。その結果発生する圧力変動により床下のフロアパン構造が振動し、車室内に低周波騒音として広がります。これらの騒音源を精度良くシミュレートするには、時間により変化する流れ構造と、床下表面に生じる広帯域壁面圧力変動(WPF)に対するソリューションが必要です。さらに、エネルギーを包含する異方性構造とカスケード乱流構造の伝達を、広範囲な長さスケールに渡り正確に捕捉することが重要となります。床下パネル上で強いWPFを引き起こす流れ構造を視覚化することで、効果的な設計改善に繋がる形状の特性に対して洞察を得ることができます。この種の騒音源を実験によって特定することは非常に難しく、ほとんどの場合、設計プロセスのかなり後段階になるまで不可能です。

ソリューション

弊社のPowerFLOWソフトウェアでは、床下騒音に関する明確な指針を得ることで、開発の初期段階で設計オプションを評価することができます。PowerFLOW独自のテクノロジーによる本質的に非定常なソリューションは、複雑な流れ構造や対応する騒音源を正確に予測することができます。さらにフィルタリング機能によって、車室内の快適性に影響する特定の周波数域に注目することができます。PowerACOUSTICSでは、時間とスペクトル空間に基づく詳細な流体解析を行い、床下の流れ場の非定常な特性に関する情報を得ることが可能です。この機能により、車室内騒音に寄与する床下パネル上の流れの励起を軽減する設計変更を特定することが可能です。弊社のソリューションでは、複雑な形状を容易に扱うことができターンアラウンドタイムが短縮されるため、燃費と風切り音を同時に特定するためのエンジニアリングとパッケージングに関する有益なフィードバックを得ることができます。自動車メーカーはPowerFLOWを使用することで、コストのかかる物理モデルやプロトタイプが作られる以前の開発初期段階で、車両設計における床下の騒音特性に関する知識を得ることができます。

EXA SOFTWARE USED FOR THIS APPLICATION

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