Aerodynamische Geräusche von Fahrzeugen können durch verschiedene Mechanismen auf Grund der Umströmung des Fahrzeuges entstehen. Es werden Schallquellen mit Monopol-, Dipol- und Quadrupolcharakter erzeugt. Sie treten hauptsächlich an Öffnungen der Karosserie, wie z. B. offene Schiebedächer oder Leckagen, und bei speziellen Geometrien, wie z. B. A-Säule und Anbauteile, auf. Hinzu kommen aerodynamische Geräusche von geführten Luftströmungen wie bei Klimaanlagen. Die Berechnung dieser Geräusche, d. h. die Simulation der Aeroakustik, ist auf Basis von CFD-Berechnungen möglich. Allerdings müssen der Aufbau und die Einstellungen der Simulation sorgfältig gewählt werden. Die Geometrie des Fahrzeuges und des Volumens in den sensitiven Gebieten muss mit hoher Genauigkeit mit einem passenden Gitter aufgelöst werden. Der Grad der Auflösung richtet sich nach den zu betrachtenden Längenskalen der Turbulenz und der Schallwellen. Die akustischen Ergebnisse reagieren sehr sensitiv auf die simulierten Strömungsfluktuationen. Sie sind stark abhängig von der verwendeten Berechnung der Turbulenz. Auch die Randbedingungen spielen eine wichtige Rolle. Im Falle einer Direkten Numerischen Simulation (DNS) werden die Strömungsfluktuationen und die akustischen Wellen direkt berechnet, es findet keine Modellierung statt. Die akustischen Ergebnisse sind zuverlässig, solange das Setup richtig gewählt wurde und das numerische Rauschen (abhängig vom Algorithmus) genügend klein ist. Letzteres ist ein Kriterium, das in der Vergangenheit häufig nicht erfüllt war. Da die Anforderungen an die Rechnerleistung für komplexe Fälle sehr groß sind, erfolgt die Berechnung mit der DNS nur in kleineren oder akademischen Fällen. Im Falle der hybriden Verfahren werden die CFD-Simulationen mit einer akustischen Auswertung der Strömungsfluktuationen gekoppelt. Diese Nachbearbeitung kann mit Hilfe der Linearisierten Euler Gleichungen oder, wie es üblicher ist, mit Hilfe der Aeroakustischen Analogien durchgeführt werden. Die Genauigkeit der einfacheren Turbulenzmodelle erfüllt bezüglich der Akustik oft nur geringe Anforderungen. Die meisten kommerziell verfügbaren CFD-Programme wurden inzwischen für aeroakustische Anwendungen erweitert.
Berechnungsmethoden für die Aero-Akustik von Fahrzeugen
2006
14 Seiten, 9 Bilder, 21 Quellen
(nicht paginiert)
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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