Estudo experimental e simulação de fontes de ruído aerodinâmico veicular
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Luis Carlos Monteiro Sales
Gustavo Paulinelli Guimarães
Horacio Valadares Duarte
Alexander Mattioli Pasqual
Guilherme de Souza Papini
Gustavo Paulinelli Guimarães
Horacio Valadares Duarte
Alexander Mattioli Pasqual
Guilherme de Souza Papini
Resumo
O conforto acústico interno se tornou requisito fundamental nos modernos veículos de produção em todo mundo. Neste contexto, a redução do ruído aerodinâmico apresenta importante aspecto a ser considerado, visto que as demais fontes de ruído, como o conjuntomotopropulsor, pneus, sistema de escape e sistema de aspiração, tem sido constantemente atenuadas. Considerando as fontes de ruído aerodinâmico em um veículo, o buffeting é uma das mais importantes. No âmbito da aeroacústica veicular, buffeting se refere ao tipo de ruídoque se caracteriza pelas flutuações de pressão no interior do veículo que se encontra em movimento com uma das janelas abertas. Este ruído causa considerável desconforto aos ocupantes internos por ocorrer em níveis elevados e frequências baixas. Da mesma forma, o ruído aerodinâmico gerado pelo retrovisor lateral e pela coluna dianteira também merece especial atenção, visto que estas fontes se localizam próximas aos ouvidos do motorista, portanto são facilmente percebidas quando os níveis de ruído gerados são elevados ou até mesmo apresentam características tonais. Por estes motivos, estas fontes de ruído aerodinâmico foram alvos de estudo deste trabalho de tese. Foram definidas metodologias de provas experimentais para medição de ruído aerodinâmico sobre um veículo, miradas em cada uma destas fontes, tanto em túnel de vento como em pista. Foi também definida, a parte, uma metodologia de provas experimentais para estudo e entendimento do buffeting, na qual possível comprovar a hipótese de que o mecanismo de geração deste ruído pode ser associado à ressonância devido ao acoplamento entre a frequência de excitação do escoamento d pela abertura da janela e a frequência do modo de cavidade interna do veículo, mesmo fenômeno que ocorre em uma cavidade aberta. Complementarmente, uma simulação numérica baseado em CFD foi desenvolvida para predizer o ruído aerodinâmico nestas mesmas fontes de ruído, cujos resultados numéricos foram validados com os experimentais Finalmente, foi estabelecida uma correlação dos resultados experimentais obtidos em pista comparando com os resultados obtidos em túnel de vento, nas mesmas condições operacionais do veículo. Esta correlação permitiu compreender melhor as limitações das provas em pista tornando este recurso uma alternativa confiável, também para medições de ruído aerodinâmico, uma vez que túneis de vento são estruturas pouco disponíveis
Abstract
The internal acoustic comfort has become a fundamental requirement in modern production vehicles around the world. In this context, the reduction of aerodynamic noise is an important aspect to be considered, since the other sources of noise such as powertrain assembly, tires,exhaust system and intake system have been constantly attenuated. Considering the sources of aerodynamic noise in a vehicle, the buffeting is one of the most important. Within the vehicle aerodynamic noise, buffeting refers to the type of noise that is characterized by pressurefluctuations inside the vehicle when it is in motion with the windows open. This noise causes considerable discomfort to internal occupants and occurs at extremely high levels and at low frequencies. Likewise, the aerodynamic noise generated by the side mirror and the A-pillaralso deserves special attention, since these sources are close to the ears of the driver, so they are easily noticed when the noise levels generated are high or even have tonal characteristics. For these reasons, these sources of aerodynamic noise were studied in this thesis.Experimental tests methodologies of aerodynamic noise were developed on a vehicle, using both a wind tunnel and on a track. It developed, in part, a methodology of experimental tests to study and understand the buffeting phenomenon, in which it was possible to confirm thehypothesis that buffeting generation mechanism may be associated with resonance due to coupling of the excitation frequency of the air flow at the opening to the acoustic frequency of the cavity mode, the same phenomenon that occurs in an open cavity. Complementary, anumerical simulation using computational fluid dynamics (CFD) was developed to predict aerodynamic noise at the same noise sources that are focused on in this research work. Validation of the numerical simulation was confirmed by experimental results. Finally, correlation was established by comparing results obtained in the wind tunnel tests with the tests conducted in the road under the same operating conditions of the vehicle. This correlation led to the understanding of the limitations of the wind noise tests on the road, making this feature a reliable alternative also for aerodynamic noise measurements, since wind tunnel laboratories are not readily available.
Assunto
Veículos, Ruído aerodinâmico, Controle de ruído, Engenharia mecânica, Estudos experimentais
Palavras-chave
CFD, NVH, Ruído aerodinâmico, Túnel de vento, Simulação numérica, Retrovisor, Teste experimental, Veículo, Aeroacústica, Coluna A, Buffeting, Pista, Ruído de cavidade