АКУСТИКА

Развитие метода акустико-вихревой декомпозиции для моделирования шума автомобильных шин

А. А. Аксенов^a, В. С. Каширин^a, С. Ф. Тимушев^b, Е. В. Шапоренко<sup>a

a</sup> ООО «ТЕСИС», Россия, 127083, г. Москва, ул. Юннатов, д. 18, оф. 705
^b Московский авиационный институт (НИУ), Россия, 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, 4

Аннотация: Дорожный шум является одной из ключевых проблем в обеспечении поддержания высоких стандартов охраны окружающей среды. В диапазоне скоростей от 50 до 120 км/ч шины являются основным источником шума, создаваемого движущимся автомобилем. Хорошо известно, что шум и вибрация шин генерируются либо взаимодействием протектора шины и дорожного покрытия, либо некоторыми внутренними динамическими эффектами. В данной статье рассматривается применение нового метода моделирования генерации и распространения звука при движении автомобильной шины, основанного на применении так называемой акустико-вихревой декомпозиции. Используемые в настоящее время подходы к моделированию шума автомобильных шин основаны главным образом на применении уравнения Лайтхила и аэроакустической аналогии. Аэроакустическая аналогия не является математически строгой формулировкой для вывода источника (правой части) акустического волнового уравнения при решении задачи — разделения акустической и вихревой (псевдозвуковой) мод колебаний. При разработке метода акустико-вихревой декомпозиции проводится математически строгое преобразование уравнений движения сжимаемой среды для получения неоднородного волнового уравнения относительно пульсаций статической энтальпии с источниковым членом, который зависит от поля скоростей вихревой моды. При этом колебания давления в ближнем поле представляют собой сумму акустических колебаний и псевдозвука. Таким образом, метод акустико-вихревой декомпозиции позволяет адекватно моделировать и акустическое поле, и динамические нагрузки, генерирующие вибрацию шины, обеспечивая полное решение проблемы моделирования шума шин, который является результатом ее турбулентного обтекания с генерацией вихревого звука, а также динамического нагружения и излучения шума вследствие вибрации шины. Метод впервые реализован и тестируется в программном пакете FlowVision. Приводится сравнение результатов FlowVision с расчетами, полученными с помощью пакета LMS Virtual.Lab Acoustics, и объясняется некоторое различие в спектрах акустического поля.

Ключевые слова: акустико-вихревая декомпозиция, звуковое давление, гидродинамический источник звука, шина.

УДК: 534; 532.59

Поступила в редакцию: 02.05.2023
Исправленный вариант: 21.07.2023
Принята в печать: 15.08.2023

DOI: 10.20537/2076-7633-2023-15-4-979-993