Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho se revisam os principais aperfeiçoamentos implementados no código computacional de simulação numérica de acústica de salas denominado RAIOS. Tais aperfeiçoamentos são divididos em quatro grupos: processo de importação de informação a partir de arquivos DXF; a implementação de novos parâmetros de qualidade acústica, assim como o cálculo do nível de pressão sonora; modificações para lidar com casos de acústica de exteriores (ruído urbano) e por último; inserção do módulo de realidade virtual acústica. Inicialmente, é apresentada uma breve revisão do estado anterior do código computacional RAIOS e, em seguida, os modelos que foram implementados no software. Os resultados obtidos foram precisos e os erros apresentados são justificados através da análise das características dos modelos e métodos adotados pelo simulador. / In this work, the most important improvements implemented in the computer code of numeric simulation of room acoustics, called RAIOS, are presented. These improvements are divided in four groups: Data importation process from DXF files; implementation of new acoustic quality parameters and steady state sound pressure level calculation; modifications in order to deal with cases of open field acoustics (urban noise); and implementation of the acoustic virtual reality module. Initially, a brief overview of the previous version of the computer code RAIOS is done. Then, the background theory of the procedures performed in the source code are presented. The results obtained were accurate and the encountered errors are justified through the characteristics analysis of the models and methods adopted by the simulator.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho se revisam os principais aperfeiçoamentos implementados no código computacional de simulação numérica de acústica de salas denominado RAIOS. Tais aperfeiçoamentos são divididos em quatro grupos: processo de importação de informação a partir de arquivos DXF; a implementação de novos parâmetros de qualidade acústica, assim como o cálculo do nível de pressão sonora; modificações para lidar com casos de acústica de exteriores (ruído urbano) e por último; inserção do módulo de realidade virtual acústica. Inicialmente, é apresentada uma breve revisão do estado anterior do código computacional RAIOS e, em seguida, os modelos que foram implementados no software. Os resultados obtidos foram precisos e os erros apresentados são justificados através da análise das características dos modelos e métodos adotados pelo simulador. / In this work, the most important improvements implemented in the computer code of numeric simulation of room acoustics, called RAIOS, are presented. These improvements are divided in four groups: Data importation process from DXF files; implementation of new acoustic quality parameters and steady state sound pressure level calculation; modifications in order to deal with cases of open field acoustics (urban noise); and implementation of the acoustic virtual reality module. Initially, a brief overview of the previous version of the computer code RAIOS is done. Then, the background theory of the procedures performed in the source code are presented. The results obtained were accurate and the encountered errors are justified through the characteristics analysis of the models and methods adopted by the simulator.

The noise propagating through the truck exhaust system is often attenuated by after treatment systems including truck silencers. The acoustic simulation of the truck silencers is usually based on pressure acoustics which does not include the influence of background flow. However, background flow can affect the acoustic attenuation ability of the truck silencers a lot. This thesis presents a simulation method for investigating the influence of the background mean flow on the silencers. In this method, the fluid information is first simulated with CFD software STAR-CCM+. The fluid data is then imported into COMSOL to conduct acoustic simulation using Linearized Navier-Stokes modulus. Flow noise is not simulated in this method in order to well capture the background mean flow's effect on the performance of silencer in a relatively short calculation time. Two simple silencer model groups are studied to validate this method. The first is a Helmholtz resonator. Another model group is expansion chambers with different setups. The sensitivity of the model towards different model setup is also studied. In the last part of the work, the method is applied to a common truck silencer model CAS1 F1gen, when this method counters challenge of high calculation load. A hybrid method is then developed, combining pressure acoustics and Linearized Navier-Stokes study, to simplify the method, reduce calculation time and at the same time capture the background mean flow's influence on silencers. / Bullret som fortplantar sig genom lastbilens avgassystem dämpas ofta av efterbehandlingssystem inklusive lastbilsljuddämpare. Den akustiska simuleringen av lastbilens ljuddämpare baseras vanligtvis på tryckakustik som inte inkluderar påverkan av bakgrundsflödet. Bakgrundsflödet kan dock påverka lastbilsljuddämparnas akustiska dämpningsförmåga mycket. Denna avhandling presenterar en simuleringsmetod för att undersöka påverkan av bakgrundsmedelflödet på ljuddämparna. I den här metoden simuleras vätskeinformationen först med CFD-programvaran STAR-CCM+. Vätskedata importeras sedan till COMSOL för att genomföra akustisk simulering med linjär Navier-Stokes modul. Flödesbrus simuleras inte i denna metod för att väl fånga bakgrundsmedelflödets effekt på ljuddämparens prestanda på en relativt kort beräkningstid. Två enkla ljuddämparmodellgrupper studeras för att validera denna metod. Den första är en Helmholtz-resonator. En annan modellgrupp är expansionskammare med olika inställningar. Modellens känslighet mot olika modellupplägg studeras också. I den sista delen av arbetet tillämpas metoden på en vanlig lastbilsljuddämpare modell CAS1 F1gen, då denna metod motverkar utmaning med hög beräkningsbelastning. En hybridmetod utvecklas sedan, som kombinerar tryckakustik och linjäriserad Navier-Stokes-studie, för att förenkla metoden, minska beräkningstiden och samtidigt fånga bakgrundsmedelflödets påverkan på ljuddämpare.

Esta tesis está centrada en el modelado de la acústica de salas en espacios cerrados mediante el uso de una ecuación de transferencia radiativa y una ecuación de difusión En este trabajo se investiga cómo a través de estos modelos teóricos se pueden simular el campo sonoro en espacios complejos. Recientemente, el modelo de la ecuación de fusión ha sido prppuesto para ser utilizado en el modelado de la acústica de salas con superficies que reflejan el sonido de forma totalmente difusa. Este enfoque del uso de la ecuación de la disusión de sido intensamente investigado en los últimos años, ya que proporciona una alta eficiencia y flexibilidad para simular las distribuciones del campo sonoro en diferentes tipos de salas; sin embargo, sólo se han realizado unas pocas investigaciones con el objetivo de indagar sobre la precisión y las limitaciones de este método alternativo. Por lo tanto, en primer lugar se presenta un modelo basado en la ecuación de transferencia por radiación siendo meta principal el unificar una amplia gama de métodos geométricos de modelado de acústica de salas. Además, esta tesis está especialmente dedicada a establecer las bases y suposiciones que permitan obtener un modelo de difusión acústica como particularización del modelo de transferencia radiativa con el objetivo de conseguir una descripción clara y adecuada de sus ventajas y limitaciones desde el punto de vista teórico. Este trabajo permite enlazar directamente al modelo de la ecuación de difusión con el grupo de métodos de la acústica geométrica reforzando sus características y permitiendo una adecuada comparación con estos métodos ampliamente reconocidos. Una vez realizado este análisis teórico, esta tesis también se dedica a cuestiones relativas a la implementación numérica del modelo acústico de la ecuación de difusión . En este trabajo, se modela el campo sonoro a través de esquemas en diferencias finitas. Los resultados de este estudio proporcionan soluciones simples y practicas que muestran unos requerimientos computacionales bajos tanto de consumo de memoria como de tiempo. / Navarro Ruiz, JM. (2012). Discrete-time modelling of diffusion processes for room acoustics simulation and analysis [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14861

Die Eisenbahn wird in der Öffentlichkeit als umweltfreundliches Verkehrsmittel gesehen und ist für Personen und Fracht die bedeutendste Alternative zum Straßenverkehr. Die hohe Lärmbelastung, die die Bahn jedoch in Ballungsgebieten oder an stark belasteten Strecken verursacht, führt zu Akzeptanzproblemen in der Bevölkerung und zunehmend in der Politik. Eine Steigerung des Schienenverkehrs ist deshalb nur möglich, wenn die Schallabstrahlung der Schienenfahrzeuge in Zukunft spürbar reduziert werden kann. Im Geschwindigkeitsbereich des konventionellen Güter- und Personenverkehrs ist das Rollgeräusch die dominierende Schallquelle. Bei der Rollbewegung wird die Oberflächenrauheit von Rad und Schiene überfahren und wirkt als Erregung in der Kontaktzone. Rad und Schiene werden in Schwingung versetzt und strahlen Schall ab. Ziel dieser Arbeit ist es, einen ausführbaren CAE-Prozess aufzubauen und anzuwenden, der auf dem aktuellen Stand der Modellierungstechnik die Optimierung von Eisenbahnrädern nach akustischen Gesichtspunkten ermöglicht. Der Kernbestandteil dieses Prozesses sind effiziente Methoden, die es ermöglichen, für einen rotationssymmetrischen Radsatz binnen weniger Sekunden die im Rad-Schiene-System abgestrahlte Schallleistung zu berechnen. Die Modellierung der Schwingung und Schallabstrahlung des rotierenden Radsatzes bildet einen Schwerpunkt. Verschiedene Anregungshypothesen und -modelle werden gegenübergestellt und anhand eines Prüfstandsversuchs auf ihre Validität untersucht. Der Anregungsmechanismus des Rollgeräuschs wird aus der Literatur aufgearbeitet und ein Modell für die Schallvorhersage daraus entwickelt. Dabei spielt die Körperschallleistung des Rades eine entscheidende Rolle. Sie kann mit Hilfe der Ergebnisse einer numerischen Modalanalyse sehr schnell und automatisiert berechnet werden und stellt im Falle des Eisenbahnrades eine effiziente und brauchbare Alternative zu aufwendigen BEM-Simulationen dar. Die Wirkung der Rauheit wird mit einem Kontaktmodell untersucht und die Filterwirkung des Kontakts dabei ermittelt. Es werden Studien zur wegerregten Schwingung im Rad-Schiene-System vorgestellt, in denen sich einige Spezifika offenbaren. Nahe seinen Eigenfrequenzen zeigen sich für den Radsatz erwartungsgemäß erhöhte Schwingungsamplituden. Jedoch ist dies keine eigentliche Resonanz sondern ein Effekt von Antiresonanz bzw. Tilgung. Dies führt u. A. dazu, dass eine Erhöhung der Dämpfung zwar die Schwingung vermindert, die Wirkung jedoch weit hinter der unter Krafterregung zu erwartenden Reduktion zurückbleibt. Ein in ANSYS parametrisch modellierter Güterwagen-Radsatz wird hinsichtlich Masse und Schallleistung optimiert. Es zeigt sich ein Verbesserungspotenzial gegenüber beispielhaft gewählten Referenzradsätzen von ein bis drei Dezibel. Ein für den praktischen Einsatz verwendbares, akustisch optimiertes Rad ist im Rahmen der Arbeit nicht entwickelt worden. Der CAE-Prozess stellt jedoch ein Werkzeug dar, die konstruktiven Freiräume bei der Entwicklung von Radsätzen zielgerichtet so auszunutzen, dass hierbei ein möglichst leises Rad entsteht.