ISBN 978-3-8439-1643-1

978-3-8439-1643-1, Reihe Ingenieurwissenschaften

Christoph Gabriel
Simulations- und Messverfahren zur Vorhersage des strömungsinduzierten Lärms in der PKW-Fahrgastzelle

141 Seiten, Dissertation Universität Erlangen-Nürnberg (2014), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Der Akustik im PKW wird heutzutage ein immer größerer Stellenwert zugesprochen. Vor allem Windgeräusche bei höheren Geschwindigkeiten stellen für die Fahrzeuginsassen eine Einschränkung des Reisekomforts dar. Ein maßgeblicher Anteil dieses Geräusches wird von der Seitenscheibe im Frequenzbereich von 1 kHz bis 10 kHz in den Innenraum abgestrahlt.

Da derzeit kein Strömungssimulationsverfahren verfügbar ist, mit dem es möglich wäre, die für die Akustik im Innenraum verantwortlichen Phänomene abzubilden, war es Ziel dieser Arbeit,

ein Verfahren zur Vorhersage des aeroakustischen Schalleintrags durch die Seitenscheibe mittels Oberflächendruckmessungen zu entwickeln. Es soll damit die Prognose der Fahrtgastzellenakustik auf Basis eines 1:1 Modells ermöglichen.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher ein Messverfahren entwickelt, das es ermöglicht, den akustischen Druck auf Basis einer Wellenzahlfilterung zu rekonstruieren und die Kohärenzeigenschaften des Strömungsdrucks zu ermitteln. Dazu ist eine örtlich sehr feine Diskretisierung des Druckfeldes auf der Oberfläche der Seitenscheibe von Nöten. Dies wurde mit einem neu entwickelten Mikrofonarray realisiert, welches ein virtuelles Gitter von 1849 Mikrofonen repräsentiert. Mit diesem Array konnten Messungen am Fahrzeug durchgeführt werden. Akustischer Druck auf der Oberfläche der Seitenscheibe konnte quantifiziert und der Einfallswinkel der akustischen Wellen bestimmt werden.

Im zweiten Schritt dieser Arbeit wurde ein Simulationsverfahren entwickelt, das aufbauend auf den Messergebnissen die Akustik im Innenraum des Fahrzeugmodells berechnen kann.

Sehr gute Übereinstimmung zwischen den Ergebnissen der Simulation und Messungen des Schalldrucks im Innenraum eines Fahrzeugmodells validieren das entwickelte Simulationsverfahren.

Ferner konnten durch das neu entwickelte Messverfahren physikalische Zusammenhänge bezüglich akustischer und turbulenter Anregung der Seitenscheibe geklärt werden und so die Dominanz der einzelnen Phänomene auf ihren Frequenzbereich eingeschränkt werden.