Transient Acoustic Simulation with Auralization

Abstract

Der Gesamtgeräuschpegel von Fahrzeugen ist in den letzten Jahren kontinuierlich gesunken. Durch diesen reduzierten Geräuschpegel ist die Maskierung von Komponentengeräuschen häufig nicht mehr gewährleistet und die akustische Auslegung gewinnt in der Fahrzeugentwicklung immer mehr an Bedeutung. Jedoch sind akustische Tests in der Regel sehr zeitintensiv, teuer und besonders in frühen Entwicklungsphasen sehr aufwändig. Deswegen werden immer häufiger mit Hilfe von Simulationen sogenannte Auralisierungen durchgeführt- d.h. Simulationsmethoden werden verwendet, um Geräusche, unabhängig von Experimenten, hörbar zu machen. In diesem Zusammenhang wird in dieser Arbeit eine Methode entwickelt, um dynamische (FE-)Simulationen im Zeitbereich mit einer Auralisierungs-Methode hörbar zu machen. Dazu können die meisten der kommerziellen FE-Software-Pakete verwendet werden. Die erzeugten Daten der Simulation werden mit einem, in der Arbeit programmierten Skript und mit Hilfe von Signalverarbeitungsverfahren zu einem hörbaren Ergebniss verarbeitet. Um gute Rechnenzeiten des Skripts zu gewährleisten, werden Vereinfachungen wie z.B. das Prinzip der Modalen Superposition oder das Huygensche Prinzip verwendet. Im Laufe dieser Arbeit wird diese Methode auf einige Beispiele angewendet und mit Hilfe eines Experiments validiert. Die Ergebnisse der Beispiele und insbesondere der Validierung sind sehr vielversprechend bezüglich der realitätsnähe, der einfachen Anwendung der Methode und der kurzen Berechnungszeit.

Mitigation of interfering noises (e.g. rattling) have become evident in the development of cars due to the continuous reduction of car noise levels in the last years and the resulting masking effect reduction. Therefore, the acoustic requirements for every part of a car have become more important. Physical acoustic tests are time consuming, complex, expensive and in early development phases it is often not possible due to the lack of a prototype. Through the latter reasons simulation tools for the evaluation of acoustic characteristics can be a promising alternative. In this work a procedure is developed to make transient dynamic simulation data audible. The simulation results, which can be generated with most of the commercial FE software, will be processed to an audible result by an auralization method. For an enhanced computational performance simplifications like modal superposition and Huygens’ Principle are applied. Within this work, the method has been positively validated by a comparison of simulation to experimental results. The positive validation, combined with the computational efficiency, makes the developed auralization method a promising alternative for the acoustic evaluation of new designs.