FlowNoiseInEmobiles - Aeroakustik von strömungsführenden Baugruppen in Elektrofahrzeugen

In der Fahrzeugentwicklung, insbesondere im Bereich der Elektromobilität, gewinnt die Akustik eine immer größere Bedeutung. Da die Maskierung störender Geräusche durch den Verbrennungsmotor in elektrischen Antriebssträngen wegfällt, richtet sich der Fokus im Bereich Akustikkomfort einerseits auf Geräusche, die in konventionellen Antrieben (Verbrenner) nicht hörbar oder störend waren, und andererseits auf neue Störquellen, welche bei zukünftigen Antrieben, wie beispielsweise Brennstoffzellen, auftreten. Durch wesentlich höhere Integrationsanforderungen an Brennstoffzellensysteme im mobilen Anwendungsbereich müssen strömungsführende Bauteile oft unter strömungstechnisch ungünstigen Bedingungen untergebracht werden. Durch diese Kompaktheit ist im Sinne einer kosteneffektiven virtuellen Vorauslegung die Bewertung strömungsakustischer Vorgänge bei den Aggregaten notwendig. Dies erfordert den Einsatz von genauen Berechnungsverfahren, die es ermöglichen, das strömungsmechanische und das akustische Verhalten vorherzusagen. Somit können bereits Optimierungen durchgeführt und auch mögliche Probleme erkannt werden, bevor der erste Prototyp gebaut wird. Ziel ist die Entwicklung einer Simulationsumgebung, welche präzise für verschiedenste Konfigurationen die Schallmechanismen in strömungsführenden Baugruppen von zukünftigen elektrischen Antriebssträngen sowie deren Abstrahlung nach außen berechnen kann. Damit wird das physikalische Verständnis der strömungsakustischen Schallmechanismen erlangt, und es ergibt sich die Möglichkeit, durch geometrische Änderungen sowie Änderungen in der Zuströmung die akustischen Schallquellen zu reduzieren. Zusätzlich können die physikalischen Phänomene erforscht werden, wie der durch Innenströmung erzeugte Schall über die einzelnen Strukturkomponenten technischer Systeme nach außen übertragen und abgestrahlt wird. Derartige Simulationen ermöglichen einerseits durch Geometrie- sowie Materialänderungen das Schallübertragungsverhalten (die Schallübertragung?) zu reduzieren und andererseits optimale Positionen für schallabsorbierende Materialen und Strukturen zu ermitteln. Die Modellbildung, numerische Simulation und experimentelle Validierung von Vibro- und Aeroakustikproblemstellungen steht im Fokus des Forschungsbereiches Technische Akustik von Manfred Kaltenbacher am Institut für Mechanik und Mechatronik der TU Wien (TUW). Das Institut für Strömungslehre und Wärmeübertragung an der TU Graz ist international sehr renommiert im Bereich der Turbulenzmodellierung und hat sich im Speziellen in den letzten Jahren mit Subgrid-Scale (SGS) Modellen und deren Auswirkung auf die akustischen Quellterme beschäftigt.