Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Het doel van dit werk is het ontwerpen van numerieke ontwerpmethodieken voor het beschrijven van de geluidopwekking en voortplanting in gedwongen subsone stromingen. De modelleringstechniek die gebruikt wordt, is een hybride aero-akoestische methode waarbij het rekendomein opgesplitst wordt in twee verschillende deeldomeinen: een bronzone, waar een turbulente stroming zorgt voor het onstaan van stromingsgeluid en een akoestisch domein waarin geluidgolven zich voortplanten in aanwezigheid van een gemiddeld stromingsveld. De koppeling tussen beide deelgebieden is verwezenlijkt met zowel een akoestische analogie formulering als met aero-akoestische randvoorwaarden. De nadruk van dit doctoraat ligt vooral op de voortplanting van akoestische golven in een bewegend medium en de mogelijkheid van de verschillende koppeltechnieken om tonale aero-akoestische fenomenen te voorspellen. Als voortplantingsvergelijkingen worden de gelineariseerde Euler vergelijkingen en een irrotationale variant, de akoestische perturbatievergelijkingen gediscretiseerd met een hogere orde eindige differentiemethode met kleine dispersie en dissipatie fouten. Deze vergelijkingen worden door de verschillende koppelingsmethoden gelinkt met een eindige volume LES solver die speciaal ontwikkeld is voor aero-akoestische simulaties. Een validatie van zowel de propagatievergelijkingen als de verschillende koppelingsstrategieen is uitgevoerd voor een aantal standaard gebruikt aero-akoestische benchmark problemen. Hieruit wordt besloten dat een onderscheid tussen de aerodynamische en akoestische fluctuaties nodig is, vooral vooraero-akoestische toepassingen in subsone gedwongen stromingen. In deze context is er een aerodynamische/akoestische filteringsmethode ontwikkeld en succesvol gevalideerd. Op deze wijze is er algemene numerieke voorspellingsmethodiek ontwikkeld die het toelaat om op een nauwkeurige wijze zowel de geluidgeneratie als propagatie te betuderen in gedwongen subsone stromingstoepassingen. This work aims at the development of numerical methods for the analysis of noise generation and propagation in confined subsonic flows. The adopted approach is a hybrid aero-acoustics technique which decomposes the computational domain in two different subdomains: a source region, where an aerodynamic flow field is generating noise and an acoustic domain, where acoustic waves are propagated in the presence of a mean flow. The coupling between both regions is elaborated using equivalent source term formulations or through aero-acoustic boundary conditions. This dissertation focuses mainly on the propagation of acoustic waves in a moving medium and the ability of the these coupling techniques to predict accurately tonal aerodynamic noise phenomena. The linearized Euler equations and an irrotational variant, the Acoustic Perturbation Equations are the main propagation equations. They are discretized using high-order finite-difference techniques with low dispersion and dissipation errors, which are through the different coupling strategies, linked with a finite volume Large Eddy Simulation solver, specially designed for aeroacoustic applications. A validation of both the propagation equation and the different coupling techniques is carried out for a number of aero-acoustic benchmark problems. It is shown that, especially for confined subsonic flow applications a distinction between aerodynamic and acoustic fluctuating variables is needed and a new aerodynamic/acoustic filtering technique is developed. In this way, a general numerical technique is developed and validated which allows to study in an accurate way both the aerodynamic noise generating mechanisms and the propagation of acoustic waves in a non-quiescent medium for subsonic confined flow applications. Door de almaar strenger wordende geluidsreglementeringen, wordt er steeds meer aandacht besteed aan het onderzoek naar de vermindering van geluid. Één van de bronnen van geluidoverlast is het zogenaamde stromingsgeluid (aëro-akoestiek) dat veroorzaakt wordt door de aanwezigheid van een turbulente stroming, een aerodynamische opwekking. Voorbeelden van gunstige vormen van strominggeluid zijn terug te vinden bij muziekinstrumenten zoals de trompet, het orgel en de saxofoon. Het overgrote deel van dit aerodynamisch opgewekt geluid wordt echter als nadelig ervaren. Denken we maar aan het landingsgeluid van vliegtuigen, het geluid in een auto door een open (dak)raam of het geluid van de kleine ventilatoren die veelvuldig geïnstalleerd worden in ijskasten en computers. Tegenwoordig zijn er vaak uitgebreide, dure en tijdsintensieve meetcampagnes op verschillende prototypes nodig voor het ‘stromingsgeluidarme’ ontwerp van deze verschillende componenten. Vandaar, dat dit onderzoek zich richt op de ontwikkeling van numerieke tools om dit stromingsgeluid te voorspellen. Dit laat toe om al in een pril ontwerpstadium bepaalde wijzigingen aan te brengen en kan op langere termijn de prototypetesten vervangen. Als toepassingsdomein bestudeert dit onderzoek voornamelijk subsone en gedwongen stromingen, die voorkomen in uitlaatdempers van auto’s, HVAC installaties en andere leidingsystemen. Due to the ever more restrictive legal regulations regarding noise emissions and human response to noise in domestic areas and in working and living environments as well as the growing customer demand for noise comfort, the research in the field of acoustics has grown significantly during the past decades. One of the sources of noise nuisance is flow noise (aeroacoustics) which is cause by the presence of a turbulent flow field. Examples of beneficial flow noise are encountered in musical instruments such as a trumpet, an organ and a saxophone. The major part of this aerodynamically generated noise is however perceived as a form of nuisance. The landing noise of airplanes, de noise generated by opening the sunroof or side window of a car or the noise caused by the small fans that are commonly installed in refrigerators and computers are all examples of this kind of aerodynamic noise. At present, expensive and time-consuming experimental campaigns are required to reduce the flow noise emission from these different components. For this reason, this Ph.D. research focuses on the development of numerical prediction tools to simulate this aerodynamically generated noise. This allows make certain modifications already at the start of the design. As major application this research studies confined, subsonic flows, which are encountered in automotive muffler applications, HVAC installations and other duct systems.

Academic collection --- 534 <043> --- Vibrations. Acoustics--Dissertaties --- Theses --- 534 <043> Vibrations. Acoustics--Dissertaties

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Proefschriften --- Thèses --- Academic collection --- 534 <043> --- #BIBC:T1997 --- #TWER:DISS --- Vibrations. Acoustics--Dissertaties --- Theses --- 534 <043> Vibrations. Acoustics--Dissertaties

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Dit proefschrift beschrijft de ontwikkeling van golfgebaseerde modelleringstechnieken voor het analyseren van stationaire vibro-akoestische problemen. Vaak worden klassieke elementgebaseerde methoden, zoals de eindige-elementenmethode (EEM) en de randelementenmethode (REM), toegepast voor de analyse van dit type van problemen. De toepasbaarheid van de elementgebaseerde methoden is echter beperkt tot het laagfrequente gebied. De golfgebaseerde methode (GBM) is een alternatieve methode die gebaseerd is op een indirecte Trefftz benadering. De GBM is rekenkundig zeer efficiënt, waardoor de methode ook toepasbaar is voor het analyseren van problemen bij hogere frequenties. Dit proefschrift rapporteert over de ontwikkeling van een uitbreiding van de GBM voor het behandelen van akoestische problemen bestaande uit meerdere subdomeinen en voor het analyseren van problemen in oneindige fluïda. De efficiëntie van de GBM is het meest uitgesproken voor problemen met een bescheiden geometrische complexiteit. Een hybride eindige-elementen-golfgebaseerde methode combineert de sterke punten van de twee technieken, namelijk de hoge rekenkundige efficiëntie van de GBM en de toepasbaarheid van de EEM voor problemen met een willekeurige geometrische complexiteit. Numerieke validatievoorbeelden tonen het verhoogde prestatievermogen aan van zowel de uitgebreide GBM voor problemen met een bescheiden geometrische complexiteit, als van de hybride methode voor levensechte ingenieurstoepassingen. This dissertation considers the development of wave based prediction methods for the analysis of steady-state vibro-acoustic problems. Conventional element based prediction methods, such as the finite element method (FEM), are commonly used, but are restricted to low-frequency applications. The wave based method (WBM) is an alternative deterministic technique which is based on the indirect Trefftz approach. The WBM is computationally very efficient, allowing the analysis of problems at higher frequencies. This dissertation reports on an extension of the WBM to multi-domain acoustic problems and problems involving unbounded acoustic fluid domains, such as transmission, scattering and radiation problems. The efficiency of the WBM is most pronounced for problems of moderate geometrical complexity. A hybrid finite element-wave based method combines the strengths of the two methods, namely, the high computational efficiency of the WBM and the ability of the FEM to model problems of arbitrary geometrical complexity. Numerical validation examples show the enhanced computational efficiency of the WBM for problems of moderate geometrical complexity and of the hybrid method for real-life engineering problems. De steeds strenger wordende wettelijke reglementeringen inzake menselijke blootstelling aan trillingen en lawaai en de steeds hogere comforteisen van hun klanten zijn de twee belangrijkste redenen waarom fabrikanten meer en meer belang hechten aan het verbeteren van het trillings- en lawaai-opwekkende gedrag van hun producten. Om dit zogenaamde vibro-akoestische gedrag op een goedkope en efficiënte manier te bestuderen en te verbeteren, wordt in een moderne ontwerpomgeving steeds vaker gebruik gemaakt van computermodellen. Met deze computermodellen kan een ontwerpingenieur voorspellen hoeveel lawaai en hoeveel trillingen zijn product zal veroorzaken. De technieken die momenteel bestaan om zulke computermodellen te maken, zijn echter niet altijd bruikbaar en leveren niet altijd alle gewenste informatie. Daarom zijn er in dit doctoraatswerk nieuwe technieken ontwikkeld die de beperkingen van de bestaande technieken voor een groot deel opheffen. Hierdoor kunnen computermodellen nog efficiënter gebruikt worden bij het voorspellen en verbeteren van het vibro-akoestische gedrag van een product.

Academic collection --- 681.3*G18 <043> --- 534 <043> --- 534 <043> Vibrations. Acoustics--Dissertaties --- Vibrations. Acoustics--Dissertaties --- 681.3*G18 <043> Partial differential equations: difference methods; elliptic equations; finite element methods; hyperbolic equations; method of lines; parabolic equations (Numerical analysis)--Dissertaties --- Partial differential equations: difference methods; elliptic equations; finite element methods; hyperbolic equations; method of lines; parabolic equations (Numerical analysis)--Dissertaties --- Theses