面向NVH性能的汽車?yán)鋮s風(fēng)扇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

楊 麗，李奕慈，劉杰昌，黃元毅，陳翔靖

(1.上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007；2.湖南大學(xué) 機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410082)

0 引言

輪胎噪音、車身氣流噪音與發(fā)動(dòng)機(jī)艙噪音是影響汽車室內(nèi)噪聲的主要噪聲源[1]。汽車?yán)鋮s風(fēng)扇噪聲屬于發(fā)動(dòng)機(jī)艙噪聲，是發(fā)動(dòng)機(jī)艙的主要噪聲源之一，通過降低冷卻風(fēng)扇的噪聲可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)艙噪聲，從而提高汽車的振動(dòng)噪聲性能。冷卻風(fēng)扇噪聲可分為2種形式：一種是風(fēng)扇頁片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)擾動(dòng)氣流發(fā)出的風(fēng)噪聲；另一種是風(fēng)扇電機(jī)振動(dòng)傳遞至車身，使車身鈑金振動(dòng)發(fā)出結(jié)構(gòu)噪聲。

近年來，國內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)降低汽車?yán)鋮s風(fēng)扇噪聲開展了相關(guān)的研究。Zhong等[2]采用多目標(biāo)優(yōu)化方法對(duì)汽車?yán)鋮s風(fēng)扇的葉片結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化分析，減小了汽車風(fēng)扇的噪聲。Andrea等[3]分析和對(duì)比了不同葉間距變化規(guī)律下風(fēng)扇的噪聲值，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)提出了非均勻葉間距有利于降噪的結(jié)論。王涵松等[4]通過設(shè)計(jì)一種車用冷卻風(fēng)扇的主動(dòng)降噪裝置來降低汽車?yán)鋮s風(fēng)扇的噪聲。段傳學(xué)等[5]通過對(duì)風(fēng)扇葉片進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化得到了高效低噪聲風(fēng)扇并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。彭志剛等[6]提出了一種動(dòng)-靜葉片相位調(diào)制的方法，從整體上降低了汽車?yán)鋮s風(fēng)扇組件的離散噪聲水平。然而，目前對(duì)冷卻風(fēng)扇噪聲的研究多集中在風(fēng)扇結(jié)構(gòu)對(duì)噪聲的影響，很少有人研究風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以及不同的材料對(duì)風(fēng)扇噪聲的影響。

本文提出了一種新的設(shè)計(jì)方法，即基于玻璃纖維復(fù)合材料，對(duì)玻璃纖維的體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行選擇，應(yīng)用有限元仿真分析及拓?fù)鋬?yōu)化方法對(duì)冷卻風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，通過替換風(fēng)扇的材料和優(yōu)化風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)來降低冷卻風(fēng)扇的振動(dòng)，從而降低汽車噪聲，達(dá)到提高汽車NVH性能的目標(biāo)。

1 冷卻風(fēng)扇振動(dòng)和噪聲問題分析

在某車型的開發(fā)中，怠速噪聲比競(jìng)爭(zhēng)車型大 3 dB左右，而且在43 Hz處的噪聲要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于標(biāo)桿車型，如圖1所示。針對(duì)該型汽車在怠速時(shí)的噪聲和振動(dòng)進(jìn)行了測(cè)試，如圖2所示。圖2(a)為該型汽車怠速時(shí)駕駛員右耳處聲壓測(cè)試曲線；圖2(b)為冷卻風(fēng)扇電機(jī)的振動(dòng)測(cè)試曲線，其中43 Hz峰值頻率與風(fēng)扇電機(jī)額定轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)，由經(jīng)驗(yàn)可初步判斷該峰值是由冷卻器風(fēng)扇振動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)噪聲。

圖1 汽車怠速噪聲曲線

圖2 汽車怠速噪聲及振動(dòng)測(cè)試曲線

冷卻風(fēng)扇振動(dòng)的激勵(lì)來源通常有2種：一種是電機(jī)電磁場(chǎng)引起的電磁激勵(lì)，其頻率與電機(jī)線圈繞組數(shù)量成正比；另一種是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其動(dòng)不平衡引起的偏心激勵(lì)，如圖3所示。偏心激勵(lì)頻率計(jì)算公式如下：

圖3 電機(jī)動(dòng)不平衡示意圖

f=w/60

(1)

式中：f為電機(jī)偏心激勵(lì)頻率，w為電機(jī)額定轉(zhuǎn)速。本研究風(fēng)扇電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為2 580 r/min，由式(1)可求得電機(jī)偏心激勵(lì)頻率為43 Hz，與圖2中冷卻器風(fēng)扇電機(jī)振動(dòng)加速度峰值相吻合，以此可推斷偏心激勵(lì)即為電機(jī)振動(dòng)的激勵(lì)來源。

電機(jī)動(dòng)不平衡是由材料密度的不均勻性、零件外形加工誤差及裝配誤差等多種因素導(dǎo)致通過電機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)心的慣性軸偏離旋轉(zhuǎn)軸引起的[7-8]。因此，若試圖減小電機(jī)動(dòng)不平衡不但技術(shù)困難且會(huì)大大增加制造成本。

風(fēng)扇電機(jī)振動(dòng)可看作是強(qiáng)迫振動(dòng)系統(tǒng)，其振動(dòng)能量與激勵(lì)的關(guān)系為：

Wf=πBP0sinφ

(2)

B=P0/Kd

(3)

式中:Wf為激勵(lì)對(duì)系統(tǒng)做的功，B為振幅，P0為電機(jī)激勵(lì)，φ為激勵(lì)與位移的相位差，Kd為激振點(diǎn)動(dòng)剛度。

由式(2)可看出，激勵(lì)對(duì)系統(tǒng)做的功Wf與振幅B及激勵(lì)大小P0成正比，由于激勵(lì)大小P0很難改變，因此可以通過減小振幅B來減少激勵(lì)對(duì)系統(tǒng)做的功。由式(3)可知，激振點(diǎn)動(dòng)剛度Kd與振幅B成反比，增大動(dòng)剛度Kd可以達(dá)到減小振幅B與激勵(lì)對(duì)系統(tǒng)做的功Wf的目的。

為了驗(yàn)證推測(cè)的結(jié)果，對(duì)風(fēng)扇中心的動(dòng)剛度進(jìn)行研究，如圖4所示為汽車?yán)鋮s風(fēng)扇。根據(jù)風(fēng)扇CAD模型建立風(fēng)扇罩有限元模型，風(fēng)扇罩結(jié)構(gòu)基本屬于薄壁結(jié)構(gòu)，厚度上的尺寸要比其他方向小很多，故在本文中采用基本尺寸為10 mm的四邊形殼單元，并對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行局部細(xì)化。整個(gè)風(fēng)扇罩以四邊形單元為主，也存在部分用于過渡的三角形單元。此外，考慮到模型的計(jì)算時(shí)間和精度的平衡，將最小單元尺寸設(shè)置為大于3 mm。對(duì)風(fēng)扇罩施加相應(yīng)的工作工況，在風(fēng)扇安裝處施加約束，在風(fēng)扇質(zhì)心處加載Y向與Z向單位激勵(lì)，如圖5所示。最后，把設(shè)置好工況的有限元模型提交到Optistruct中計(jì)算風(fēng)扇罩的動(dòng)剛度。

圖4 汽車?yán)鋮s風(fēng)扇結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 風(fēng)扇有限元模型示意圖

如圖6為運(yùn)用有限元方法計(jì)算得到的風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)子中心動(dòng)剛度仿真曲線。其中Z向動(dòng)剛度在41 Hz存在極小值，與風(fēng)扇額定轉(zhuǎn)速頻率43 Hz極為接近，極易導(dǎo)致共振從而起到放大振動(dòng)的負(fù)作用。因此，需要對(duì)風(fēng)扇結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提高43 Hz附近動(dòng)剛度。為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇成本、性能的均衡設(shè)計(jì)，對(duì)玻璃纖維復(fù)合材料的體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行選擇，并采用拓?fù)鋬?yōu)化的方法實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，從而提升振動(dòng)噪聲性能。

圖6 風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)子中心動(dòng)剛度仿真曲線

2 玻璃纖維復(fù)合材料微觀參數(shù)的設(shè)計(jì)

玻璃纖維復(fù)合材料指以玻璃纖維及其制品為增強(qiáng)材料和基體材料，通過一定的成型工藝復(fù)合而成的一種材料[9]。玻璃纖維復(fù)合材料具有良好的耐熱性、耐腐蝕性，不導(dǎo)電、抗拉強(qiáng)度大，非常適合應(yīng)用到汽車零部件中[10]。為了尋找玻璃纖維復(fù)合材料性能與成本的平衡點(diǎn)，采用均勻化方法對(duì)玻璃纖維復(fù)合材料的性能進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2.1 均勻化理論

均勻化方法是一種通過周期性均質(zhì)材料來代替非均質(zhì)復(fù)合材料[11]，并通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄇ蠼夥蔷|(zhì)復(fù)合材料的等效彈性模量的方法。假設(shè)兩相復(fù)合材料的代表體積單元(RVE)為，v0為基體相ω的體積分?jǐn)?shù)，則增強(qiáng)相ω1的體積分?jǐn)?shù)為1-v0，有：

(4)

式中：f為RVE中的微場(chǎng)，可以通過對(duì)微觀坐標(biāo)x積分求得。此外，可以得到如下關(guān)系：

(5)

當(dāng)邊界條件為線性位移時(shí)，宏觀結(jié)構(gòu)的應(yīng)變與組分的平均應(yīng)變〈ε〉ωi之間有如下關(guān)系：

〈ε〉ω1=T∶〈ε〉ω0

〈ε〉ω0=[v1T+(1-v1)I]-1∶〈ε〉

〈ε〉ω1=T∶[v1T+(1-v1)I]-1∶〈ε〉

(6)

式中：T為應(yīng)變濃度張量，其中I表示4階對(duì)稱單位張量。因此，復(fù)合材料的等效剛度矩陣可以表示為：

〈K〉=[v1K1∶T+(1-v1)K0]∶[v1T+(1-v1)I]-1

(7)

式中：K1為增強(qiáng)相的平均剛度，K0為基體相的平均剛度。

2.2 均勻化方法預(yù)測(cè)復(fù)合材料性能

為了預(yù)測(cè)玻璃纖維復(fù)合材料的性能，結(jié)合復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)具有不均勻性的特點(diǎn)[12]，通過建立一個(gè)RVE模型來實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料微觀尺度和宏觀尺度之間的轉(zhuǎn)變，且RVE模型可以完整地體現(xiàn)復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)中的纖維取向和體積分?jǐn)?shù)。RVE模型的好壞會(huì)直接影響到預(yù)測(cè)結(jié)果的精度，本文運(yùn)用Digimat建立玻璃纖維復(fù)合材料的RVE模型來研究其宏觀性能，RVE模型如圖7所示，其中(a)(b)(c)分別代表玻璃纖維體積分?jǐn)?shù)為20%、30%、40%時(shí)的復(fù)合材料的RVE模型，其中紅色部分代表玻璃纖維增強(qiáng)體，透明部分代表基質(zhì)，纖維的取向設(shè)置為Random 2D，即在二維平面內(nèi)絕對(duì)隨機(jī)分布，以保證建立的RVE模型與實(shí)際制造出來的復(fù)合材料保持高度的一致，纖維的長(zhǎng)徑比為5保持不變。最后，對(duì)RVE模型施加工況，即在RVE邊界上施加單軸拉伸應(yīng)變，初始應(yīng)變?yōu)?，峰值應(yīng)變?yōu)?.04，提交計(jì)算并可視化結(jié)果。

圖7 不同玻璃纖維體積分?jǐn)?shù)的復(fù)合材料的RVE模型

不同玻璃纖維體積分?jǐn)?shù)的復(fù)合材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖8。

圖8 不同玻璃纖維體積分?jǐn)?shù)的復(fù)合材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線

由圖8可知，玻璃纖維復(fù)合材料的性能雖然低于鋼材的性能，但玻璃纖維的質(zhì)量較小，是非常理想的輕量化材料，故可以在對(duì)強(qiáng)度要求不高的汽車零部件上使用。從圖8可以看出，玻璃纖維復(fù)合材料的彈性模量(圖8中曲線彈性階段的斜率)隨著玻璃纖維體積分?jǐn)?shù)的增大而增大，其性能也隨之提高。然而玻璃纖維體積分?jǐn)?shù)越高，復(fù)合材料的制造成本也越高，因此，需要在性能和成本之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)，以達(dá)到最優(yōu)的性價(jià)比。綜合考慮性能和成本，選取玻璃纖維體積分?jǐn)?shù)為30%的復(fù)合材料作為替代材料進(jìn)行研究。

3 基于玻璃纖維復(fù)合材料的風(fēng)扇結(jié)構(gòu)優(yōu)化

由圖4所示汽車?yán)鋮s風(fēng)扇結(jié)構(gòu)圖可以看出，支撐電機(jī)的4根輻條是風(fēng)扇結(jié)構(gòu)中最為薄弱的地方，也是提高扇頁中心動(dòng)剛度的關(guān)鍵所在。為了提高冷卻風(fēng)扇的動(dòng)剛度，用玻璃纖維復(fù)合材料代替原材料，并對(duì)輻條結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化以達(dá)到結(jié)構(gòu)最優(yōu)的效果。

3.1 拓?fù)鋬?yōu)化理論基礎(chǔ)

3.1.1平衡方程及材料插值方案

當(dāng)物體受外部激勵(lì)作用時(shí)，其振動(dòng)方程可以表示為：

(8)

式中：M為質(zhì)量矩陣，K為剛度矩陣，F(xiàn)t為外部激勵(lì)。當(dāng)角頻率ωt給定時(shí)，F(xiàn)t可以表示為：

Ft=Fejωtt

(9)

Ut=Uejωtt

(10)

(11)

式中：U為位移響應(yīng)的幅度。把式(9)-(11)代入式(8)可得給定角頻率下對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)平衡方程：

(12)

為了減少動(dòng)態(tài)情況下的局部振動(dòng)，采用如下材料插值方案：

ρ(xe)=xeρ0

(13)

(14)

(15)

(16)

3.1.2拓?fù)鋬?yōu)化問題

拓?fù)鋬?yōu)化主要采用變密度法，即將有限元模型設(shè)計(jì)變量的每個(gè)單元的“密度”作為設(shè)計(jì)變量[13]，其數(shù)學(xué)模型為：

(17)

式中：γ為目標(biāo)函數(shù)，U為結(jié)構(gòu)位移響應(yīng)，xe為第e個(gè)設(shè)計(jì)變量，Ne為設(shè)計(jì)變量的數(shù)量，xmin和1為代表單元密度，χ、V0和Ve分別為約束體積分?jǐn)?shù)、設(shè)計(jì)域體積分?jǐn)?shù)及離散單元體積。

3.1.3靈敏度分析

靈敏度為目標(biāo)函數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)變量的偏導(dǎo)[14]，表示如下：

(18)

通過引入一個(gè)載荷向量L來計(jì)算?Un/?xe，可以表示為：

(19)

式中：Ln為第n個(gè)目標(biāo)自由度的載荷向量，ns為第n個(gè)目標(biāo)自由度的序列號(hào)，nd為自由度數(shù)。因此，?Un/?xe?？梢悦枋鰹椋?/p>

(20)

根據(jù)鏈?zhǔn)椒▌t可從式(12)中得：

(21)

此外，引入伴隨向量Λn，表達(dá)式如下：

(22)

把式(20)-(22)代入式(18)可得：

(23)

式中，?K/?xe和?M/?xe可以從式(15)和(16)中計(jì)算得到。因此，靈敏度可表示為：

(24)

3.2 汽車風(fēng)扇拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)汽車?yán)鋮s風(fēng)扇結(jié)構(gòu)CAD模型建立用于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的冷卻風(fēng)扇有限元模型，如圖9所示，把風(fēng)扇結(jié)構(gòu)分為設(shè)計(jì)域和非設(shè)計(jì)域，設(shè)計(jì)域?yàn)樾枰負(fù)鋬?yōu)化的區(qū)域即為風(fēng)扇的輻條所在的區(qū)域，如圖9中的拓?fù)鋬?yōu)化變量。冷卻風(fēng)扇拓?fù)鋬?yōu)化的數(shù)學(xué)模型表示如下：

(25)

式中：M(x)為風(fēng)扇質(zhì)量，目標(biāo)函數(shù)為最小化質(zhì)量；s.t為約束條件；Kz、Ky、Kx分別代表z、y、x3個(gè)方向的動(dòng)剛度；Kz0、Ky0、Kx0分別代表z、y、x3個(gè)方向的原始動(dòng)剛度，x為設(shè)計(jì)變量，xmin和1為代表單元密度，優(yōu)化計(jì)算后單元密度越大表示該處結(jié)構(gòu)越重要，需要保留；單元密度越小則表示該處結(jié)構(gòu)越不重要，可以去除[15-17]。根據(jù)數(shù)學(xué)模型，設(shè)置拓?fù)鋬?yōu)化的參數(shù)設(shè)置如表1所示。并在模型中設(shè)置如圖9所示。

表1 風(fēng)扇結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化參數(shù)

圖9 風(fēng)扇拓?fù)鋬?yōu)化有限元模型示意圖

把設(shè)置好工況的有限元模型提交到Optistruct進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，最終得出如圖10拓?fù)湫螤睢?/p>

圖10 拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果示意圖

根據(jù)圖10拓?fù)涓拍钚螒B(tài)對(duì)風(fēng)扇電機(jī)支撐輻條結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，繪制三維CAD模型，如圖11所示。根據(jù)優(yōu)化結(jié)果建立其有限元模型，并施加與優(yōu)化前分析模型一致的載荷，如圖12所示。

圖11 優(yōu)化方案三維模型示意圖

圖12 優(yōu)化后風(fēng)扇有限元模型示意圖

風(fēng)扇模型的材料分別使用原始材料和玻璃纖維復(fù)合材料，并將模型提交到Optistruct進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)剛度計(jì)算，最后將計(jì)算結(jié)果與優(yōu)化前的結(jié)構(gòu)動(dòng)剛度作圖，如圖13所示。

圖13 優(yōu)化前后風(fēng)扇中心Y、Z方向的動(dòng)剛度曲線

圖13為冷卻風(fēng)扇在原始結(jié)構(gòu)及原始材料、優(yōu)化結(jié)構(gòu)及原始材料、優(yōu)化結(jié)構(gòu)及玻璃纖維復(fù)合材料下風(fēng)扇中心Y、Z方向的動(dòng)剛度仿真結(jié)果。圖13中的原方案代表在冷卻風(fēng)扇原始結(jié)構(gòu)、原始材料下的仿真結(jié)果；方案1代表冷卻風(fēng)扇在優(yōu)化結(jié)構(gòu)、原始材料下的仿真結(jié)果；方案2代表冷卻風(fēng)扇在優(yōu)化結(jié)構(gòu)及使用玻璃纖維復(fù)合材料替換了原始材料下的仿真結(jié)果。由圖13可知，在方案1即只改變風(fēng)扇結(jié)構(gòu)的情況下，Z方向的動(dòng)剛度極小值由41 Hz提高至53 Hz，后移了12 Hz，且在41 Hz附近沒有產(chǎn)生新的極小值，優(yōu)化方案使冷卻風(fēng)扇的極小值遠(yuǎn)離了風(fēng)扇額定轉(zhuǎn)速頻率43 Hz，避免了共振的產(chǎn)生；在方案2即同時(shí)改變風(fēng)扇結(jié)構(gòu)和材料的情況下，冷卻風(fēng)扇的Z向動(dòng)剛度產(chǎn)生極小值的地方由41 Hz后移到了60 Hz處，提高了19 Hz，有效地避免了與風(fēng)扇電機(jī)的共振的產(chǎn)生，且該優(yōu)化方案的優(yōu)化效果明顯優(yōu)于方案1。

表2為汽車?yán)鋮s風(fēng)扇優(yōu)化前后Y向和Z向動(dòng)剛度。

表2 汽車?yán)鋮s風(fēng)扇優(yōu)化前后Y向和Z向動(dòng)剛度 N·mm-1

從表2可以看出，在運(yùn)用原始材料的情況下，冷卻風(fēng)扇優(yōu)化后的動(dòng)剛度有了一定的提升；使用玻璃纖維復(fù)合材料替換了原始材料后，冷卻風(fēng)扇的Y向和Z向動(dòng)剛度相對(duì)于原始結(jié)構(gòu)都得到了幾倍的提升，提升效果非常明顯，表明了對(duì)冷卻風(fēng)扇材料的替換和對(duì)冷卻風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)在提高結(jié)構(gòu)的動(dòng)剛度上具有非常好的效果。

4 方案實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證仿真優(yōu)化的結(jié)果的可靠性，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果的三維模型進(jìn)行樣件試制，并安裝到整車上驗(yàn)證優(yōu)化效果，樣件如圖14所示。將樣件安裝到該車型上進(jìn)行怠速噪聲測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖15。從圖15測(cè)試結(jié)果中可以看到，相對(duì)于原狀態(tài)的風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，風(fēng)扇結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的車內(nèi)噪聲在43 Hz頻率處下降了12 dBA，改善效果明顯；響度下降0.49 sone，有效提升了汽車NVH性能。

圖14 試制樣件圖

圖15 樣件測(cè)試結(jié)果曲線

5 結(jié)論

對(duì)某型汽車在怠速時(shí)的噪聲和振動(dòng)進(jìn)行測(cè)試并確定了噪聲來源于汽車?yán)鋮s風(fēng)扇，提出了一種基于玻璃纖維復(fù)合材料汽車?yán)鋮s風(fēng)扇設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，對(duì)玻璃纖維復(fù)合材料的體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)玻璃纖維復(fù)合材料成本、性能的均衡設(shè)計(jì)；接著應(yīng)用有限元分析和拓?fù)鋬?yōu)化方法對(duì)玻璃纖維復(fù)合材料汽車?yán)鋮s風(fēng)扇進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)比了冷卻風(fēng)扇在結(jié)構(gòu)優(yōu)化之后使用原材料和玻璃纖維復(fù)合材料的性能，結(jié)果表明使用玻璃纖維復(fù)合材料替換了原始材料后，冷卻風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率和動(dòng)剛度有了非常大的提升。根據(jù)優(yōu)化方案對(duì)冷卻風(fēng)扇進(jìn)行樣件試制，并安裝到汽車上進(jìn)行噪聲測(cè)試及汽車整車物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明，風(fēng)扇結(jié)構(gòu)優(yōu)化后噪聲下降了12 dBA，響度下降了0.49 sone，優(yōu)化方案降噪效果明顯。