Metodologie analitiche, sperimentali e computazionali per lo studio del campo acustico esterno di un autoveicolo

Recent years have seen an increase in the importance of analyzing the exterior noise generated by vehicles. To reduce exterior noise, analytical and computational methodologies need to tackle a variety of challenging tasks: - handling broad frequencies ranges and large model sizes, - representing very complex domain shapes, - optimizing the source or transfer path. In this research work we applied different methodologies in order to gather parametric information able to speed up the design process of motor vehicles and to reduce the number of pass-by measurements on test track. A mock-up was built at Autoneum and several measurements were done in order to validate four different methodologies: - Boundary Element Method (BEM), - Patch Transfer Function method (PTF), - Automatically Matched Layer method (AML), - Wave Based Technique (WBT). The comparisons between these methodologies led to the following results: - Boundary Element Method gives more accurate results; - Perfectly Matched Layer and Patch Transfer Functions methods give a strong reduction of the calculation time; - Wave Based Technique gives promising results but needs further implementations to be applied to this kind of problems. In conclusion: measurements and simulations are both necessary for the design phase of the exterior vehicle acoustics. Moreover different analytical and computational methodologies can be used during the design. Future work can be done for studying the coupling of different methodologies in order to develop procedures that are faster and more accurate at the same time.

Gli ultimi anni hanno visto una crescita dell’importanza degli studi del rumore esterno di autoveicoli e della sua possibile limitazione. Già una decina di anni fa nel progetto europeo VISPeR venivano cercate soluzioni a questo problema facendo riferimento in particolare alle prove ”pass-by” (norma ISO 362). Quindi per poter meglio comprendere e capire come sia possibile ridurre il rumore esterno, si è sviluppato l’utilizzo di metodologie analitiche e computazionali. Queste metodologie si prefiggono diversi obiettivi: - gestire grandi intervalli di frequenza e modelli di grandi dimensioni, - rappresentare domini di forma complessa, - ottimizzare il percorso tra la sorgente acustica e l’ascoltatore. In questo lavoro di ricerca abbiamo applicato diverse metodologie per raccogliere informazioni parametriche capaci di accelerare la fase di progettazione degli autoveicoli e ridurre il numero di prove ”pass-by” su pista. È stata convalidata l’applicazione delle quattro seguenti metodologie: - il metodo degli elementi al contorno (Boundary Element Method, BEM), - il metodo delle funzioni di trasferimento acustiche (Patch Transfer Function, PTF), - il metodo degli elementi finiti con lo strato automaticamente adattato (Finite Element Method / Automatically Matched Layer, FEM/AML), - la tecnica basata sulle funzioni d’onda (Wave Based Technique, WBT). Per la convalida di queste metodologie è stato costruito presso l’azienda Autoneum un modello che rappresenta la parte anteriore di una macchina, con particolare attenzione alle aperture e ai trattamenti fonoassorbenti posti intorno al motore. Inoltre su tale modello sono state eseguite le misure delle funzioni di trasferimento. I confronti tra questi metodi e le misure ci hanno portato alle seguenti considerazioni: - il metodo con gli elementi al contorno dà i risultati più corretti; - il metodo dello strato automaticamente adattato e quello delle funzioni di trasferimento acustiche permettono una forte riduzione del tempo di calcolo; - la tecnica con le funzioni d’onda dà risultati promettenti, ma necessita di ulteriori implementazioni per essere applicata a questo tipo di problemi. In conclusione le misure e le simulazioni sono entrambe necessarie per la fase di progettazione dell’acustica esterna di un autoveicolo. In aggiunta, nella fase progettuale, possono essere usate le diverse metodologie analitiche e computazionali: gli elementi al contorno per ottenere risultati accurati e gli elementi finiti o il metodo delle funzioni di trasferimento per aver informazioni in tempi più brevi anche se meno precise. Altro lavoro in futuro potrà essere fatto per approfondire l’uso di diverse metodologie accoppiate per svilupparne altre che siano contemporaneamente più veloci e più precise.