10. Simulation und virtuelle Realität - FKFS

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Abb. 10.30: Beispiel von Regionen aeroakustischer Quellen an einem Fahrzeug (turbulente
Strömung hinter einem Außenspiegel, Quadrupolquellen normalerweise vernachlässigbar)
(Blumrich 2008a)
Die Grundlagen für die Aeroakustik und ihrer Berechnung wurden in der Luft-
und Raumfahrtforschung gelegt. Vor allem der Lärm von Düsentriebwerken stand
hier auf Grund ihrer immensen Schallpegel und der hierdurch folgenden Umweltbelastung
im Fokus. In diesem Umfeld entstanden von 1951 bis 1954 auch die
wegweisenden Arbeiten von M. J. Lighthill zur Theorie aeroakustischer Quellen
(Lighthill 1951a/b). Hieraus wurde die weithin bekannte aeroakustische Analogie
von Lighthill entwickelt. Maestrello untersuchte 1967 sodann als erster auch das
durch die Umströmung von Flugzeugaußenhautpaneelen erzeugte und in die
Flugzeugkabine übertragene Rauschen (Maestrello 1967).
In der Fahrzeugentwicklung wurde deutlich später erst auf die Aeroakustik
geachtet. Hierbei bildeten die Arbeiten aus der Luft- und Raumfahrt eine Basis.
Entsprechend spät hielt auch die Berechnung der Aeroakustik Einzug in die
Fahrzeugentwicklung und ist daher ein relativ neues Feld. Die Argumente für
ihren Einsatz sind diejenigen, die allgemein für Berechnungsmethoden gelten.
Hierzu zählt, vor allem unter dem Gesichtspunkt der ständigen Optimierung der
Entwicklungszyklen, der Kosten sparende Einsatz in einem sehr frühen Entwicklungsstadium.
Simulationen können außerdem als komplementäres Werkzeug zu
den Experimenten im Prozess der Fahrzeugentwicklung dienen. Im Gegensatz zu
den Experimenten liefern sie Daten für das gesamte betrachtete dreidimensionale
Strömungs- oder Schallfeld. Hierdurch können sie entscheidend zum Verständnis
der Strömungsdetails und der Schallerzeugungsmechanismen beitragen.
Auf Grund der weiter wachsenden Leistung der Rechner und der optimierten
Algorithmen werden vor allem numerische Methoden zunehmend wichtiger für
die Fahrzeugentwicklung. Während entsprechende Software für die Simulation
der Aerodynamik (Computational Fluid Dynamics, CFD) schon seit geraumer Zeit
kommerziell erhältlich ist und inzwischen mehr oder weniger als Standardwerkzeug
betrachtet werden kann, ist die numerische Simulation der Aeroakustik
erst auf dem Weg in der Fahrzeugentwicklung regelmäßig genutzt zu werden.
Zurzeit konzentrieren sich die numerischen Untersuchungen im Bereich der