Aeroakustik für Kraftfahrzeuge - Versuch einer Systematisierung der Schallentstehungsmechanismen Gerhard Wickern AUDI AG

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1 - Versuch einer Systematisierung der Schallentstehungsmechanismen Gerhard Wickern AUDI AG

2 Übersicht Praxiserfahrungen Wichtige Schallquellen am Fahrzeug Zuordnung zu elementaren Schallquellen Wichtige elementare Windgeräuschquellen Undichtigkeiten überströmte Hohlräume Hinterkantenlärm Vorderkantenlärm Freistrahlen

3 Erfahrungen aus der Fahrzeugentwicklung Quellen für Windgeräusche nach Wichtigkeit I wichtigste Quelle für Windgeräusche sind Undichtigkeiten an der Fahrzeugaussenhaut herrscht Unterdruck => Luft strömt aus Undichtigkeiten müssen nicht bis in den Innenraum reichen.

4 Erfahrungen aus der Fahrzeugentwicklung Quellen für Windgeräusche nach Wichtigkeit II Hohlräume an der Karosserieaussenhaut. => tonale und breitbandige Geräusche (Heulen am Heckklappenspalt, Motorhaubenpfeifen, offene Gehängeaufnahme...) Schiebedachwummern => auch überströmter Hohlraum Windgeräuschquellen an der Aussenhaut => Bereiche mit Strömungsablösung. (Aussenspiegel) Bauteile mit periodischer Strömungsablösung => tonale Geräusche (Stabantenne)

5 Erfahrungen aus der Fahrzeugentwicklung Quellen für Windgeräusche nach Wichtigkeit III gestörte Anströmung => angeströmte Vorderkanten werden laut Störung durch stromaufliegende Bauteile (Beispiel zurückspringende Stufe vor Aussenspiegel). gestörte Anströmung durch ein vorausfahrendes Fahrzeug oder durch atmosphärische Grenzschichten (Beispiel Wasserfangleiste) offenes Schiebedach => Druckverhältnisse kehren sich um => in den Innenraum gerichtete Freistrahlen

6 Erfahrungen aus der Fahrzeugentwicklung Weitere Praxiserfahrungen: tiefe Frequenzen ( Hz) kommen vom Unterboden. Fahrzeugoberseite => geringste Dämmung bei den Fahrzeugscheiben => deutliche Einflüsse der Scheibendicke Schallerzeugung des A-Säulenwirbels + Dämmung der Seitenscheibe = Untergrenze des erreichbaren Windgeräuschpegels.

7 Charakterisierung von Windgeräuschquellen Undichtigkeiten Undichtigkeiten + Unterdruck an der Aussenhaut => Senkenströmung punkt- oder linienförmige Senke aeroakustisches Geräusch + Bauteilschwingungen (z.b. von Dichtlippen) Literatur zu Schalleistung von Senkenströmungen?? Monopol-Quelle??

8 Charakterisierung von Windgeräuschquellen Überströmte Hohlräume Pegelüberhöhungen durch Resonanzphänomene Helmholtz-Resonanz häufig das entscheidende Phänomen andere Hohlraummoden => nicht angeregt / nicht so viel Energie ausgeprägt längliche Strukturen => Längsmoden dominant (offene Gehängeaufnahmen im Längsträger) Anregungsmechanismus eng mit dem der Schneidentöne verwandt

9 Charakterisierung von Windgeräuschquellen Hinterkantenlärm Schallentstehung in der verwirbelten Strömung hinter einem (stumpfen) Körper deutliche Pegelerhöhung durch periodische Strömungsablösungen möglich hinten spitz zulaufend weniger Hinterkantenlärm: => je stumpfer, desto mehr Lärm Beispiel am Kfz: der Aussenspiegel Beiträge vom (stumpfen) Fahrzeugheck? Beiträge vom A-Säulenwirbel? Gehört das zum Hinterkantenlärm?

10 Charakterisierung von Windgeräuschquellen Vorderkantenlärm Schallentstehung an der Vorderkante in verwirbelter Anströmung bei gleichmäßiger Anströmung ist Schallentstehung an der Vorderkante gering Schallentstehung durch Wechselwirkung von Wirbeln und schneidenartiger Vorderkante edge tone Je runder die Vorderkante, desto weniger Vorderkantenlärm: Je spitzer, desto mehr Lärm Beispiel am Kfz: die Wasserfangleiste laut im Nachlauf von anderen Fahrzeugen

11 Charakterisierung von Windgeräuschquellen Vorderkantenlärm weitere Beispiele: Spiegel im Nachlauf von Klappscheinwerfern, Spiegelfuß im Nachlauf der Ablöseblase vom Rücksprung der A-Säule Anregungsmechanismus des überströmten Hohlraums ist auch Vorderkantenlärm an der Abströmkante entstehen Wirbel, die am Ende der Öffnung auf eine scharfkantige Ecke oder auf eine Schneide stoßen

12 Charakterisierung von Windgeräuschquellen Freistrahlen Freistrahl eher für die Belüftung / Klimatisierung wichtig Windkanalstrahl (offene Messstrecke) ist ein (Teil-) Freistrahl. Kann sehr leise sein zur Schallabstrahlung von Freistrahlen gibt es umfangreiche Literatur Schallentstehung im Freistrahl mit Hinterkantenlärm verwandt