ANSYS 部落格
April 13, 2023
什麼是汽車 NVH？
當我們問孩子，汽車會發出什麼聲音？典型的答案是 “咻咻咻” 但如果是問汽車工程師同樣的問題，回答會更加複雜。電動車加速的聲音，汽車發出的眾多聲音對整體駕駛體驗至關重要。為了設計、識別和優化汽車的聲音，工程師們依賴一個叫做NVH的領域。
什麼是 NVH？
噪音、振動與聲振粗糙度 (NVH) 是對物體的聽覺和觸覺回饋進行研究和測量的一門學問。由於聲音既可以是一種困擾也可以是一種優勢，NVH分析有助於識別聲音來源和原因。工程師們可以通過模擬和實物測試方法來減少或消除不需要的噪音，並增強有益的聲音，例如摩托車的標誌性的聲響。
NVH是什麼的縮寫？
NVH的三個部分涵蓋了一系列的聲音指標 - 聲音如何被聽到、如何被感覺到，以及它是否被視為愉快或惱人。
噪音：由特定物體引起的聲音傳播，例如天窗打開時的嗡嗡聲、引擎聲、門關上時砰的聲音、暖通空調系統或安全帶扣上的聲音。
振動：發生在特定頻率下的震動。在汽車中，震動可以通過方向盤、座椅、扶手、地板和踏板在不同速度下感覺到。
聲振粗糙度：與噪音和振動相關的主觀質量。雖然噪音和振動都可以量化測量，但刺激涉及到聽到不愉快聲音時的不適感。對一個人來說感到不適的聲音可能對另一個人來說並不會感到不適。對某人刺耳的聲音，另一個人聽來未必同樣刺耳。
汽車中的NVH是什麼？
汽車產業，用於解決燃燒引擎產生的隆隆聲、敲擊聲和研磨聲。
NVH目前是汽車行業的關鍵績效指標，特別是隨著越來越多的汽車製造商開始電氣化其車隊。車輛的NVH表現很容易決定品牌形象的成敗，因此在設計階段及早解決NVH問題至關重要。
閱讀「如何通過模擬，幫助您克服電機NVH設計挑戰」即可深入瞭解。
汽車中的NVH來源
汽車中的NVH來源有三種：
空氣動力學：暖通空調風扇、風對車身的作用（風切聲）
機械：煞車摩擦、引擎運轉、輪胎與路面的接觸
電氣：駕駛員警報、電動汽車中的逆變器
能夠辨識來自引擎、剎車、車身和車內等來源的聲音，讓工程師對車輛的聲音有一個完整的了解。一旦了解了特定聲音的來源，工程師可以確定適當的聲音控制技術，例如替換材料、改變作動流程或安裝聲音屏障。
為了獲得最佳的駕駛體驗並在競爭中取得優勢，汽車公司在NVH方面設定了許多基於聲音的目標，包括：
- 提升駕駛和乘客的舒適度。
- • 減少基於振動的故障。
- 創造出想要的聲音或震動。
- 遵守噪音法規。
- 盡量降低音調噪音。
- 確保結構可靠度並改善使用壽命。
- 提供安靜的環境，盡量降低駕駛疲勞感。
如何進行 NVH 分析？
汽車中有許多聲音來源，例如輪胎嗡鳴、風吹的哨聲、雨刷發出的尖銳聲等，這些聲音可以通過聽覺、視覺和觸覺來感知。NVH 分析可協助減少或消除不必要的聲音。為了根據需要的條件最佳化聲音，工程師可以使用聲學求解器來模擬多種設計層級下的車輛噪音。
聲學模擬等級
- 整車層級
- 噪音來自行駛中的整個汽車。
- 系統層級
- 噪音來自協同工作的機械設備。
- 子系統層級
- 噪音來自特定機械設備，例如電動馬達。
- 元件層級
- 噪音來自個別元件，例如安全帶的扣上的聲音。
為了完成不同模擬層次的NVH分析，工程師必須首先創建一個準確代表物理系統或元件的模擬模型。Ansys Mechanical、Ansys LS-DYNA、Ansys Fluent、Ansys Motor-CAD 和 Ansys Maxwell 等 Ansys 工具可以用於模擬以及為所需元件建模，後處理則可在 Ansys Sound 中執行。
歡迎觀看「聆聽模擬的聲音」，深入瞭解 Ansys 聲學工作流程。
模擬 NVH 的挑戰
在模擬NVH時，工程師們常常犯的一個錯誤是，立即進行高度複雜且計算需求較大的模擬。這是一個問題，因為這些模型通常無法與實際行為相符。也因此，時間和資源被浪費在與實際測試結果不符的分析上。
在進行高度複雜的分析之前，重要地是確保模擬模型的基本量化指標，如整體質量、剛度和阻尼矩陣，與物理測試相關，使用如模態保證標準(MAC)、坐標模態保證標準(CoMAC)和頻響應保證標準(FRAC)等參數。
開始進行NVH分析
幾乎汽車設計的每個元素都可以從NVH分析中受益。了解噪音來源以及如何對其進行優化，是確保汽車設計符合買家需求和行業標準的最佳方法之一。在概念和設計階段盡早導入模擬，有助於確保在開始製作實體原型前解決 NVH 問題。