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Simulation von Vorbeifahrt-Aussengeräuschen

 

Die Minimierung der Geräuschemission bei der Vorbeifahrt ist ein wesentliches Optimierungsziel bei der Fahrzeugentwicklung. Bereits im frühen Entwicklungsstadium erfolgt eine Prognose des Gesamtschallpegels, im einfachsten Ansatz über energetische Summation der Einzelbeiträge verschiedener Schallquellen wie Mündungsschall, Antriebsstrang- und Reifen-Fahrbahn-Geräusch.

Für eine genauere Vorhersage werden die Beiträge kohärent interferierender Schallquellen wie z. B. Ansaug- und Schalldämpfermündungsschall phasentreu überlagert. Hierzu werden neben den Quellinformationen in einer Transferpfadanalyse zudem die Transferfunktionen (TFs) zwischen den Schallquellen und den Vorbeifahrtmikrofonen ermittelt.

Alternativ zur aufwendigen Messung von TFs können diese mittels der Boundary Element Methode (BEM) berechnet werden. Hierzu wird die Außenkontur des Fahrzeugs mit einer den akustischen Wellenlängen angemessenen Auflösung abgebildet (obere Abbildung). Der hier zu untersuchende Frequenzbereich bis maximal 300 [Hz] erlaubt dabei ein recht grobes Oberflächennetz.

An den Quellpositionen werden Monopolquellen eingesetzt. Die BEM-Simulation liefert die Schallfeldverteilung auf der Fahrzeugoberfläche und im Außenraum (mittlere Abbildung). Die Auswertung des phasenbehafteten Schalldrucks an der Position der Vorbeifahrtmikrofone liefert die gesuchten TFs.

Die untere Abbildung zeigt den Vergleich von gemessenen und simulierten TFs an verschiedenen Vorbeifahrtmikrofonen. Die Frequenzgänge aus Messung und Simulation weisen sehr ähnliche Charakteristika auf. Die beobachteten geringfügigen Abweichungen in der Frequenzlage von Maxima und Minima sind unerheblich für die Bewertung von Terz- oder Summenpegeln.

In Kombination mit Schallquell-, Weg- und Drehzahlverläufen werden die so berechneten TFs zur Vorhersage von Vorbeifahrtpegeln genutzt.

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Michael Elbs, Geschäftsführer

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Michael Elbs
Aussenvorbeifahrt 1

BEM-Modell des Fahrzeugs

Aussenvorbeifahrt 2 mit Auto

horizontale Schallfeldverteilung bei Monopolanregung an der Schalldämpfermündung bei 115 [Hz]

Aussenvorbeifahrt 3

Simulierte (oben) und gemessene (unten) Transferfunktionen von der Schalldämpfermündung zu Vorbeifahrtmikrofonen