Wind noise prediction of a car model through solutions of Navier-Stokes and Ffowcs Williams & Hawkings equations

Abstract

Taşıtlar güncel teknolojik gelişmeler sayesinde daha sessiz hale gelmektedir, yine de toplam taşıt gürültüsüne en çok katkı sağlayan faktörlerden biri rüzgar gürültüsüdür. Daha sessiz taşıtlar dizayn edebilmek için rüzgar gürültüsü sınırlandırılmalıdır. Hesaplamalı aeroakustik yöntemler, rüzgar tüneli testlerine kıyasla daha ucuz ve pratiktir. Dolayısıyla, bu tezde isabetli akış hesaplaması ve hesaplamalı aeroakustik (CAA) metotları araştırılmıştır ve ele alınmıştır. Başarılı bir rüzgar gürültüsü tahmini için başarılı bir akış çözümü gereklidir. Dolayısıyla, yüksek dereceli çözümler, sınırlı eleman boyutu limiti, uygun sınır tabaka ve türbülans modellemeleri gerekmektedir. Bunlar için gerekli akış çözümü FLUENT yazılımı ile gerçekleştirilmiştir. Ardından, uzak noktadaki rüzgar gürültüsü hesaplaması için, yapısındaki dayanıklılık ve hızlılık sebebiyle Ffowcs Williams & Hawkings (FW-H) metodu kullanılmıştır. Sonunda, uzak alandaki gürültüyü FW-H metodu hesaplamak için bir FORTRAN kodu kullanılmıştır. Doğrulamak amacıyla sonuçlar rüzgar tüneli testleri ile kıyaslanmıştır.

Vehicles are getting quieter by virtue of recent technological improvements, but still wind noise of vehicles is one of the major contributors of total vehicle noise. It must be limited to design quieter vehicles. Compared to aeroacoustic wind tunnel tests, successful aeroacoustic predictions are cheaper and more practical. Thus, accurate flow simulation and computational aeroacoustics (CAA) methods to predict vehicle aerodynamic noise are investigated and discussed in this thesis. Moreover, accurate flow simulations are needed for successful aeroacoustic predictions and therefore higher order solution, mesh size limitation, appropriate boundary layer modelling and suitable turbulence modelling are required. Required flow simulation is performed by commercial FLUENT software. Subsequently, Ffowcs Williams & Hawkings (FW-H) method is used for far field wind noise calculation due to its robust and fast nature. Hence, aeroacoustic prediction is performed by a FORTRAN code for FW-H solution of far field wind noise. Results are compared to wind tunnel tests for verification.