Sound Source Identification for Tire-Pavement Interaction

Titel in Übersetzung: Schallquellenidentifikation bei der Reifen-Fahrbahn-Interaktion

Publikation: AbschlussarbeitDissertation

Abstract

Verkehrslärm ist, angesichts der Tatsache, dass in Europa Millionen von Menschen dessen hohen Dauerlärmpegeln ausgesetzt sind, ein hochaktuelles Thema. Lärm aufgrund von Reifen-Fahrbahninteraktionen ist eine dominante Untergruppe des Verkehrslärms. In dieser Arbeit werden verschiedene frequenzbasierte Methoden der Schallquellenortung angewandt, die sich Mikrofonarraymessungen bedienen und die Identifikation der dominanten Schallquellen am Reifen zum Ziel haben. Für die Messungen wurde ein Fahrzeuganhänger verwendet, der mit einem Messreifen ausgestattet ist. Es wird die Anwendung eines inversen Verfahrens präsentiert, mit dem Schallquellen in Amplitude und Phase identifiziert werden können. Diese Methode kombiniert Mikrofonarraymessungen und Simulationen mit der Finite-Elemente-Methode (FEM), um die dominanten Schallquellen aus den Schalldruckmessungen zu berechnen. Da bei dieser Methode numerische Simulationen verwendet werden, können die tatsächlich vorhandenen Randbedingungen der Messumgebung berücksichtigt werden. Diese Arbeit beschreibt den Prozess, der nötig ist, um die korrekten Randbedingungen des Messanhängers zu bestimmen. Akustische Absorber, die innerhalb des Anhängers zur Schalldämmung aufgebracht sind, werden mit einem äquivalenten Fluid modelliert. Die Materialparameter wurden mit dem Johnson-Champoux-Allard-Lafarge-Modell berechnet, dessen Modellparameter mittels Impedanzrohrmessungen gefittet wurden. Die gefitteten Modellparameter wurden anschließend validiert, indem die mit der FEM simulierten Schalldrücke mit den Mikrofonarraymessungen verglichen wurden. Für die Messungen wurde der stationäre Messanhänger mit einem mit sinusförmigen Signalen angesteuerten Lautsprecher angeregt. Die Membranauslenkung wurde mit einem Laser-Scanning-Vibrometer bestimmt und konnte auf diese Weise als Neumann-Randbedingung im FE-Modell aufgeprägt werden. Die vorliegende Arbeit vergleicht verschiedene Methoden zur Schallquellenortung miteinander, wobei zunächst virtuelle Schalldruckmessungen und die stationären Mikrofonmessungen für die Validierung verwendet werden. In weiterer Folge werden Schallquellen am rollenden Reifen identifiziert, wobei die inverse Methode und herkömmliche Verfahren verwendet werden. Letztere basieren auf der Beamforming-Methode. Hierfür wurden Messungen auf österreichischen Autobahnen bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten und auf unterschiedlichen Fahrbahnbelägen durchgeführt. Nachdem die dominanten Schallquellen am Reifen identifiziert wurden, kann der Schalldruck innerhalb des Anhängers in einer Vorwärtssimulation rekonstruiert werden. Es konnte gezeigt werden, dass das inverse Verfahren eine sehr gute Übereinstimmung der simulierten mit den gemessenen Schalldrücken an den Mikrofonpositionen erzielen kann, und dass sie herkömmlichen, fortgeschrittenen beamforming-basierten Algorithmen – wie CLEAN-SC – überlegen ist. Daher ist es möglich, mit der inversen Methode das Schalldruckfeld an beliebigen Stellen innerhalb des Anhängers zu berechnen.
Titel in ÜbersetzungSchallquellenidentifikation bei der Reifen-Fahrbahn-Interaktion
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDoctor of Philosophy
Gradverleihende Hochschule
  • TU Wien
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Kaltenbacher, Manfred, Betreuer:in, Externe Person
  • Reichl, Christoph, Gutachter
  • Zotter, Franz, Gutachter, Externe Person
Datum der Bewilligung1 Dez. 2023
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2023

Research Field

  • Reliable and Silent Transport Infrastructure

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