FORLÄRM

FORSCHUNGSVERBUND ZUR LäRMMINDERUNG VON TECHNISCHEN ANLAGEN

2 Fahrgastzellenakustik (Sound Design für PKW-Innenraum)

Arbeitsfeld:

Gegenstand dieses Teilprojekts ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Bewertung und Gestaltung der Akustik im Innenraum eines Automobils in einem frühen Stadium der Produktentwicklung. Es ist das Ziel, bereits dann die Fahrgastzellenakustik bewerten zu können, wenn erst ein CAD-Modell oder ein einfacher Prototyp des neuen Fahrzeugmodells existiert. Dies erlaubt es den Entwicklungsingenieuren, Maßnahmen zur Verbesserung der Innenraumakustik zu einem Zeitpunkt zu ergreifen, wenn Designänderungen noch relativ kostengünstig möglich sind. Nachdem ein voll ausgestatteter Prototyp entworfen und gebaut wurde, sind Änderungen nur noch schwer möglich und zudem teuer.

Um dieses Ziel zu erreichen, werden sowohl numerische als auch messtechnische Ansätze verfolgt. Im Bereich der Numerik soll ein hybrides Verfahren aus Finite-Elemente-Methode (FEM) und Statistische Energie-Analyse (SEA) entwickelt werden. Damit sollen die Vorteile der beiden verwendeten Verfahren kombiniert werden. Dies sind zum einen der äußerst geringe Berechnungsaufwand der SEA bei der Modellierung von Strukturschwingungen der Karosserie, und zum anderen die Fähigkeit der FEM, das Schallfeld in der Fahrgastzelle räumlich aufzulösen. In Kombination ergeben beide Verfahren ein schnelles Werkzeug zur Bewertung des Schallpegels an den Fahrgastpositionen. Nach der Berechnung des Schallpegelspektrums wird eine psychoakustische Bewertung der Innenraumakustik vorgenommen.

Um die Anwendbarkeit des numerischen Verfahrens auf neue Automobilmodelle sicherzustellen, soll eine Datenbank von Messdaten aufgebaut werden, die als Grundlage für die numerischen Berechnungen dient. Dabei wird eine vereinfachte Fahrgastzelle im Modell konstruiert und gebaut. Die Messungen erfolgen u.a. am Aeroakustik-Windkanal des Industriepartners BMW. Sie umfassen eine Vielzahl von Messdaten angefangen bei den Materialdaten der verwendeten Werkstoffe (z.B. Schallfeldimpedanz, Dämpfung, etc.) über Kopplungsfaktoren zwischen verschiedenen Bauelementen der Karosserie bis hin zu Wanddruckverteilungen der turbulenten Strömung um das Fahrzeug. Diese Daten sollen nicht nur eine möglichst exakte numerische Berechnung gewährleisten, sondern auch zur Verbesserung der numerischen Modelle, wie z.B. der Modellierung von Strömungsschall, genutzt werden. Des Weiteren bildet die Datenbank die Grundlage für die Ableitung von allgemeinen Designrichtlinien im Hinblick auf eine geräuscharme Innenraumgestaltung des Fahrzeugs.

Projektpartner: