Flächenbeiträge für akustische Energiegrößen in Innenräumen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Steffen Marburg
• Fachliche Zuordnung: Akustik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418936727

Das Innenraumgeräusch in Fahrzeugen aller Art und im unteren Frequenzbereich wird heutzutage meist über den Schalldruck an einem oder wenigen Punkten bewertet, z.B. am Fahrerohr eines PkW. Dieses Vorgehen ist deshalb bedenklich, weil unklar ist, wie repräsentativ diese einzelnen Punkte wirklich sind. Ferner resultiert die in diesem Zusammenhang in kommerzieller Software angebotene akustische Flächenbeitragsanalyse in komplexwertigen Beiträgen einzelner Oberflächenbereiche. Zumeist wird die Visualisierung dieser komplexwertigen Größen über ein Balkendiagramm vorgenommen, bei dem die Flächenbeiträge über einzelnen Bereichen summiert und der Betrag, ggf. umgerechnet auf einen Pegelwert, dargestellt wird.Anders verfährt man bei Abstrahlproblemen. Hier nutzt man mit der abgestrahlte Schallleistung zur Bewertung eine Energiegröße. Die Beitragsanalyse erfolgt durch die Schallintensität, die eine lokale Information über die Beiträge einzelner Oberflächenregionen an der abgestrahlten Schallleistung liefert. Obwohl die Schallintensität eine rein reelle Größe ist, hat sie, ähnlich wie die (komplexwertigen) Flächenbeiträge zum Schalldruck, bei tiefen Frequenzen immer noch den Nachteil, dass sie positiv und negativ sein kann und damit den akustischen Kurzschluss nicht herausrechnet. Der Antragsteller hat in der Vergangenheit ein Verfahren entwickelt, das den akustischen Kurzschluß tatsächlich herausrechnet und somit rein reelle und nicht-negative Flächenbeiträge an der abgestrahlten Schallleistung liefert. Diese Größe wurde von Williams später als nichtnegative Intensität bezeichnet. Das Ziel dieses Projektes besteht in der Entwicklung eines Verfahrens, bei dem nichtnegative Flächenbeiträge bezüglich der Schallenergie in Innnenräumen ermittelt werden. Diese Flächenbeiträge werden visualisiert und getestet. Anschließend wird ein effizientes Verfahren entwickelt, mit dem man das für die Energieberechnung benötigte Volumenintegral in ein Oberflächenintegral umrechnet. Das kommt der Analyse mit der Methode der Randelemente entgegen, wenngleich die Flächenbeiträge auch mittels anderer Verfahren, z.B. mit der Methode der Finiten Elemente, berechnet werden können. An diese Untersuchungen schließt sich ein Arbeitspaket an, in dem Ähnlichkeiten zwischen der Berechnung von Flächenbeiträgen und einer effizienten Sensitivitätsanalyse ausgeleuchtet werden, wie man sie in der Strukturoptimierung verwendet. Dabei wird unter anderem die Frage untersucht, wie man effizient die Schallenergie im Innenraum ermittelt, wenn in einer Strukturoptimierung oder einer Unsicherheitsanalyse die Geometrie des Innenraums konstant bleibt und die variierenden Parameter lediglich die Struktur modifizieren. Der Antragsteller vermutet, dass auch hier die Flächenbeiträge eine wichtige Rolle spielen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Australien
• Kooperationspartnerin: Professorin Nicole Kessissoglou