Entwicklung einer Methode zur Bestimmung und Bewertung des Windgeräuschs im Fahrzeug unter realistischen Strömungsbedingungen

verfasst von: Domenic Staron

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Buchreihe : Wissenschaftliche Reihe Fahrzeugtechnik Universität Stuttgart

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

Inhaltsverzeichnis

Über dieses Buch

Domenic Staron präsentiert eine Methode, mit der realistische Strömungsbedingungen bei der Entwicklung aeroakustischer Fahrzeugeigenschaften berücksichtigt werden können. Diese basiert auf der reproduzierbaren Erzeugung instationärer Strömung mithilfe eines aktiven Turbulenzgenerators im Fahrzeugwindkanal. Die Methode umfasst eine geeignete Strömungssituation für aeroakustische Untersuchungen, eine neuartige Analyse zur Beschreibung zeitlich variierender Geräuschanteile sowie eine psychoakustische Metrik zur Bewertung von Windgeräuschen entsprechend der Wahrnehmung der Insassen. Anhand praxisnaher Anwendungsbeispiele demonstriert der Autor den Mehrwert dieser Methode für die gezielte Optimierung des akustischen Komforts in Fahrzeugen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Motivation und Zielsetzung

Zusammenfassung

Die aerodynamische und aeroakustische Entwicklung von Fahrzeugen findet aus Gründen der Reproduzierbarkeit vorrangig in Windkanälen bei stationärer Anströmung statt. Auf der Straße sind Fahrzeuge allerdings zumeist instationären, turbulenten Strömungsverhältnissen ausgesetzt. Der natürliche Wind, Turbulenzen durch andere Verkehrsteilnehmer, oder auch Objekte am Fahrbahnrand in Kombination mit Seitenwind führen zu Schwankungen sowohl der Strömungsgeschwindigkeit als auch des Strömungswinkels am Fahrzeug.

Domenic Staron

Kapitel 2. Grundlagen und Stand der Forschung

Zusammenfassung

Für die Entwicklung einer Methode zur Bestimmung und Bewertung des Windgeräuschs unter realistischen Strömungsbedingungen sind Kenntnisse der relevanten Grundlagen sowie über den aktuellen Stand der Forschung erforderlich. Diese werden entlang der zuvor gezeigten Wirkkette der instationären Aeroakustik dargelegt.

Domenic Staron

Kapitel 3. Abbildung realistischer Strömungssituationen im Windkanal

Zusammenfassung

Wesentliche Grundlage zur eindeutigen Bestimmung und Untersuchung zeitlich veränderlicher Windgeräuschanteile stellt die reproduzierbare Erzeugung instationärer Strömung dar. Hierzu wird der aktive Turbulenzgenerator FKFS swing (vorgestellt in Abschnitt 2.3) im Aeroakustik-Fahrzeugwindkanal der Universität Stuttgart verwendet. Der Turbulenzgenerator ermöglicht die dynamische Variation des Strömungswinkels in der Messstrecke.

Domenic Staron

Kapitel 4. Analyse des Windgeräuschs in instationärer Strömung

Zusammenfassung

Die Abbildung der zuvor gewählten Strömungssituation von Kármán 2,5 m im Windkanal ermöglicht die repräsentative Bestimmung des Windgeräuschs in instationärer Strömung. Um die resultierenden instationären Geräuschanteile aussagekräftig beschreiben zu können, ist die Entwicklung einer geeigneten Analysemethode erforderlich, wobei auch mögliche Unsicherheiten der Analyseergebnisse zu betrachten sind. Durch eine Untersuchung gegebenenfalls vorliegender dynamischer Effekte in der Aeroakustik ist darüber hinaus eine Aussage zur Notwendigkeit der Bestimmung von Windgeräuschen in instationärer Strömung möglich.

Domenic Staron

Kapitel 5. Entwicklung einer psychoakustischen Windgeräusch-Metrik

Zusammenfassung

Mittels der Frequenzanalyse und der angepassten Modulationsanalyse können die stationären und instationären Windgeräuschanteile jeweils separat beschrieben werden. Um allerdings eindeutige Aussagen über das gesamte Windgeräusch treffen zu können, ist eine gesamtheitliche Bewertung entsprechend der Wahrnehmung der Insassen nötig. Hierzu eignet sich die Verwendung einer psychoakustischen Metrik.

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Kapitel 6. Anwendung der entwickelten Methode

Zusammenfassung

Um die Eigenschaften der entwickelten Methode zur Bestimmung und Bewertung des Windgeräuschs herauszuarbeiten und das Vorgehen darzustellen, werden praxisrelevante Anwendungsfälle betrachtet. Zu diesen gehören in der Fahrzeugentwicklung sowohl Vergleiche der Windgeräusche von verschiedenen Fahrzeugen als auch von verschiedenen Fahrzeugvarianten. Anhand der Anwendungsbeispiele und weiterführender Betrachtungen werden außerdem Empfehlungen für einen praxisorientierten Einsatz der Methode abgeleitet.

Domenic Staron

Kapitel 7. Schlussfolgerungen und Ausblick

Zusammenfassung

In dieser Arbeit wird eine neue Methode entwickelt, mit der das Windgeräusch nicht nur unter stationären, sondern auch unter realistischen instationären Strömungsbedingungen bei der Fahrzeugentwicklung berücksichtigt werden kann. Grundlegend ist dabei die reproduzierbare Erzeugung instationärer Strömung mittels eines aktiven Turbulenzgenerators im Aeroakustik-Fahrzeugwindkanal. Die entwickelte Methode umfasst eine geeignete Strömungssituation für aeroakustische Untersuchungen, Signalanalysen für sowohl den stationären als auch den instationären Anteil des resultierenden Windgeräuschs sowie die Anwendung einer psychoakustischen Metrik zur gesamtheitlichen Geräuschbewertung gemäß der menschlichen Wahrnehmung.

Domenic Staron

Backmatter

Titel: Entwicklung einer Methode zur Bestimmung und Bewertung des Windgeräuschs im Fahrzeug unter realistischen Strömungsbedingungen
verfasst von: Domenic Staron
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-47656-4
Print ISBN: 978-3-658-47655-7
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-47656-4