Die übliche Behandlung akustischer Problemstellungen am Motoransaugtrakt mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) bzw. der Randwertelemente-Methode (BEM) basiert auf der gewöhnlichen Wellengleichung. Diese Beschreibung beinhaltet allerdings die Annahme einer Wellenausbreitung in einem ruhenden Medium. Dies ist jedoch im Fall des Motoransaugtraktes aufgrund der relativ hohen Strömungsgeschwindigkeiten nicht immer realistisch. Aus diesem Grund wurde im Rahmen eines Grundlagenprojektes eine geeignete mathematische Theorie untersucht und die dazugehörende Finite-Elemente-Formulierung für die Wellenausbreitung innerhalb eines strömenden Mediums entwickelt. Die theoretische Behandlung führt auf eine verallgemeinerte Wellengleichung, wobei der Strömungseinfluss auf die akustische Wellenausbreitung durch eine Krümmung der Raumzeit zum Ausdruck kommt. Für die numerische Lösung der verallgemeinerten Wellengleichung wurde unter Verwendung der Finite-Elemente-Methode ein entsprechender Solver entwickelt. Erste Anwendungen des neuen Berechnungsverfahrens auf Komponenten des Motoransaugtraktes zeigen einen großen Einfluss der Strömungs-Akustik-Interaktion. Dies gilt insbesondere für die Systemresonanzen, die im Hinblick auf den Schallpegel von zentraler Bedeutung sind. Die genauere Vorhersage des akustischen Verhaltens unter Berücksichtigung der Strömungseffekte konnte in ersten Abgleichen mit Messungen und instationären Strömungsberechnungen bestätigt werden. Die damit erreichte Steigerung der Berechnungsqualität in Verbindung mit relativ geringen Rechenzeiten ermöglicht somit einen effizienten Einsatz für die virtuelle Entwicklung des Motoransaugtraktes.

    Acoustic problems of the engine intake system are conventionally treated using the finite element method (FEM) and the boundary element method (BEM) based on the standard wave equation. However this approach includes the assumption of wave propagation in a non-flowing medium, and in the case of the engine intake system this is not always realistic due to the relatively high flow velocities. For this reason a suitable mathematical theory was analyzed in the context of a fundamental research project. Furthermore the respective finite-element formulation for the wave propagation within a flowing medium was developed. Theoretical treatment results in a generalized wave equation, where the flow influence on the acoustic wave propagation is represented by a curved space-time. For the numeric solution of the generalized wave equation a respective solver was developed using the finite-element method. Initial applications of the new calculation method to components of the engine intake system show a considerable influence of the flow-acoustic interaction. This especially applies to the system resonances which are of central significance regarding the sound level. The more precise prediction of the acoustic behavior considering the flow effects was confirmed in first comparisons with measurements and transient flow calculations. The enhancement in calculation quality achieved combined with relatively short calculation times thus allows an efficient use during virtual development of the engine intake system.


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    Title :

    Neues Simulationsverfahren zur Berechnung des Motor-Ansauggeräusches unter Beachtung des Strömungseinflusses


    Additional title:

    New Simulation Tool for Air Intake Noise under Consideration of the Air Flow


    Contributors:


    Publication date :

    2007


    Size :

    16 Seiten, 17 Bilder, 7 Quellen




    Type of media :

    Conference paper


    Type of material :

    Print


    Language :

    German




    Neues Simulationsverfahren zur Berechnung des Motor Ansauggeraeusches unter Beachtung des Stroemungseinflusses

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