Road traffic is one of the major source of noise in modern society. Consequently, the development of new vehicles is subject to increasingly stringent guidelines in terms of noise emissions. The main noise sources of common road vehicles are the engine, the transmission, the aerodynamic and the tire-road interaction. The latter becomes dominant between 50 and 100 mph, speeds typical of urban and extra-urban roads. The noise that arises from tire-road is the combination of structural vibration and aeroacoustics phenomena that create and amplification/reduction of the sound emitted from the tire. The aim of the numerical analysis presented in this thesis is to investigate the aeroacoustic noise generation mechanisms of the tire and at the same time provide a tool to develop low noise tire. The present work is divided into two parts, the analysis of the steady aerodynamics and the aeroacoustic of the rolling tire. In the first part, the study of the Navier-Stokes numerical solution made it possible to highlight the aerodynamic phenomena, such as separations or jet streams, which can cause noise. In the second part these aspects have been analyzed in greater detail by means of aeroacoustic analogies, defining the capacity of the numerical tool to provide suggestions for the development of quieter tires.

Il traffico stradale è una delle maggiori fonti di inquinamento acustico della società moderna. Conseguentemente, lo sviluppo dei nuovi veicoli è soggetta a direttive sempre più stringenti in termini di emissione rumorosa. Le maggiori sorgenti di rumore dei comuni veicoli stradali sono il rumore del motore, quello della trasmissione, il rumore aerodinamico e quello dell’interazione pneumatico-strada. Quest’ultimo diventa dominante tra i 50 e 100 km/h, velocità tipiche dei tratti urbani ed extra-urbani. Il rumore derivante dall’interazione pneumatico-strada è la combinazione di vibrazioni strutturali e fenomeni aeroacustici che generano e amplificano/riducono il suono emesso dal pneumatico. L’analisi numerica presentata in questa tesi ha lo scopo di investigare i meccanismi di generazione del rumore aeroacustico del pneumatico e allo stesso tempo fornire uno strumento di sviluppo di coperture a basso impatto acustico. Il presente lavoro è diviso in due parti, l’analisi dell’aerodinamica stazionaria e l’analisi aeroacustica del pneumatico in rotolamento. Nella prima, lo studio della soluzione numerica delle Navier-Stokes mediate ha consentito di evidenziare i fenomeni aerodinamici, come separazioni o flussi a getto, che possono originare emissione acustica. Nella seconda parte tali aspetti sono stati analizzati con maggiore dettaglio per mezzo delle analogie aeroacustiche, definendo la reale capacità di predizione dello strumento numerico e fornendo suggerimenti per lo sviluppo di pneumatici più silenziosi.

Fabrizi, C. (2010). Analisi computazionale dell’aeroacustica di un pneumatico in rotolamento.

Analisi computazionale dell’aeroacustica di un pneumatico in rotolamento

FABRIZI, CARLO
2010-08-03

Abstract

Il traffico stradale è una delle maggiori fonti di inquinamento acustico della società moderna. Conseguentemente, lo sviluppo dei nuovi veicoli è soggetta a direttive sempre più stringenti in termini di emissione rumorosa. Le maggiori sorgenti di rumore dei comuni veicoli stradali sono il rumore del motore, quello della trasmissione, il rumore aerodinamico e quello dell’interazione pneumatico-strada. Quest’ultimo diventa dominante tra i 50 e 100 km/h, velocità tipiche dei tratti urbani ed extra-urbani. Il rumore derivante dall’interazione pneumatico-strada è la combinazione di vibrazioni strutturali e fenomeni aeroacustici che generano e amplificano/riducono il suono emesso dal pneumatico. L’analisi numerica presentata in questa tesi ha lo scopo di investigare i meccanismi di generazione del rumore aeroacustico del pneumatico e allo stesso tempo fornire uno strumento di sviluppo di coperture a basso impatto acustico. Il presente lavoro è diviso in due parti, l’analisi dell’aerodinamica stazionaria e l’analisi aeroacustica del pneumatico in rotolamento. Nella prima, lo studio della soluzione numerica delle Navier-Stokes mediate ha consentito di evidenziare i fenomeni aerodinamici, come separazioni o flussi a getto, che possono originare emissione acustica. Nella seconda parte tali aspetti sono stati analizzati con maggiore dettaglio per mezzo delle analogie aeroacustiche, definendo la reale capacità di predizione dello strumento numerico e fornendo suggerimenti per lo sviluppo di pneumatici più silenziosi.
A.A. 2009/2010
Ingegneria dell'energia-ambiente
21.
Road traffic is one of the major source of noise in modern society. Consequently, the development of new vehicles is subject to increasingly stringent guidelines in terms of noise emissions. The main noise sources of common road vehicles are the engine, the transmission, the aerodynamic and the tire-road interaction. The latter becomes dominant between 50 and 100 mph, speeds typical of urban and extra-urban roads. The noise that arises from tire-road is the combination of structural vibration and aeroacoustics phenomena that create and amplification/reduction of the sound emitted from the tire. The aim of the numerical analysis presented in this thesis is to investigate the aeroacoustic noise generation mechanisms of the tire and at the same time provide a tool to develop low noise tire. The present work is divided into two parts, the analysis of the steady aerodynamics and the aeroacoustic of the rolling tire. In the first part, the study of the Navier-Stokes numerical solution made it possible to highlight the aerodynamic phenomena, such as separations or jet streams, which can cause noise. In the second part these aspects have been analyzed in greater detail by means of aeroacoustic analogies, defining the capacity of the numerical tool to provide suggestions for the development of quieter tires.
CFD; LES; CAA; aerodinamics; acoustics; noise; tire; pipe; resonance; RANS
Settore ING-IND/10 - Fisica Tecnica Industriale
Italian
Tesi di dottorato
Fabrizi, C. (2010). Analisi computazionale dell’aeroacustica di un pneumatico in rotolamento.
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