Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem physikalischen Hintergrund der Geräuschentwicklung überströmter Hohlräume. An der äußeren Karosserie von Kraftfahrzeugen treten konstruktionsbedingt viele Spalte mit dahinter liegenden Hohlräumen auf. Beispiele dafür sind Türspalte, Spalte um die Heckklappe oder der Übergang zwischen Ziergitter und Motorhaube an der Frontpartie. Immer wieder treten in diesen Bereichen tonale Anregungen auf, die sich bis in den Innenraum fortpflanzen und damit Unbehagen bei den Insassen auslösen. Auch das sogenannte Schiebedachwummern oder Seitenscheibenwummern, welches beim Fahren mit offenem Schiebedach oder geöffneter Seitenscheibe auftreten kann, fällt unter den Begriff überströmter Hohlräume.
Eine Auswahl bestimmter abstrahierter und realer Geometrien aus dem Kraftfahrzeugbau wird eingehend experimentell im Windkanal der Technischen Universität München untersucht. Es handelt sich dabei um einfache, rechteckige Hohlräume im Sinne des Schiebedachwummerns, um zwei generische Varianten des Heckklappenspalts eines Fahrzeugs und um eine originalgetreue Nachbildung eines Ziergitter-Motorhauben Übergangs. Bei allen Varianten ist im Vorfeld bekannt, dass sie im überströmten Zustand zu deutlichen tonalen Anregungen neigen. In den Experimenten werden eine Reihe von Druck- und Hitzdrahtmessungen durchgeführt und so Resonanzfrequenzen, Phasenverschiebungen und das Anregungsverhalten der Hohlräume über der Geschwindigkeit bestimmt. Die gemessenen Werte werden mit den bekannten theoretischen Ansätzen verglichen und führen so zu einem Gesamtbild über den Anregungsmechanismus und verschiedene Resonanzsysteme.
Zur Klärung von Verständnisfragen, die nach dem experimentellen Teil noch offen sind, werden dieselben Geometrien mit Hilfe von numerischen Strömungssimulationen untersucht. Im Theorieteil werden dazu zwei unterschiedliche Simulationsverfahren vorgestellt. Zum einen der klassische Reynolds averaged Navier-Stokes Ansatz und zum anderen die Lattice-Boltzmann Methode. Der Schwerpunkt wird dabei in dieser Arbeit auf die Lattice-Boltzmann Methode gelegt. Es erfolgt ein detaillierter Vergleich zwischen den berechneten Ergebnissen und den experimentellen Daten. Auf diese Weise kann die grundlegende physikalische Richtigkeit der Simulationsergebnisse gewährleistet werden. Die Visualisierung erfolgt in Teilbereichen auch über eine neue Methode zur frequenzabhängigen Betrachtung von Strömungsfeldern. Diese wird kurz erläutert und liefert eine Reihe neuer Erkenntnisse über die tatsächlichen Vorgänge in den Hohlräumen und in deren Öffnungsbereichen.
Durch ein konsequentes Zusammenspiel zwischen Experiment und Simulation wird ein umfassendes Verständnis für die Anregungs- und Resonanzvorgänge unterschiedlicher überströmter Hohlräume geschaffen. Der Schwerpunkt der gesamten Arbeit bleibt dabei auf die Hohlräume selbst als Quelle der Schallentstehung gerichtet.
«Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem physikalischen Hintergrund der Geräuschentwicklung überströmter Hohlräume. An der äußeren Karosserie von Kraftfahrzeugen treten konstruktionsbedingt viele Spalte mit dahinter liegenden Hohlräumen auf. Beispiele dafür sind Türspalte, Spalte um die Heckklappe oder der Übergang zwischen Ziergitter und Motorhaube an der Frontpartie. Immer wieder treten in diesen Bereichen tonale Anregungen auf, die sich bis in den Innenraum fortpflanzen und damit Unbehagen bei d...
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