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Simulation im Auftrag von MAN Diesel & Turbo Anwendungsfall: Analyse der Motorakustik mit ANSYS Workbench High Performance Computation (HPC) für Akustik-Simulationen

Die Schallabstrahlung aufgrund von schwingenden Strukturen, zum Beispiel von Großdieselmotoren, kann sich erheblich auf den Komfort von Mitarbeitern und Passagieren auswirken. MAN Diesel und Turbo unternehmen große Anstrengungen, um das akustische Verhalten von

Aufgabenstellung

Bild 1: MAN Dieselmotor mit den untersuchten Teilen

Motoren und Motorenkomponenten zu verbessern, sowohl in Bezug auf die Strukturdynamik als auch der akustischen Strahlung. Dabei stellen große Strukturen, breite Frequenz-bänder und viele Lastfälle eine Her-ausforderung für Simulations- lösungen dar.

Die Simulation der Schallabstrahlung von schwingenden Strukturen erfordert in der Regel einen zweistufiges Vor-gehen: Eine Schwingungsanalyse der Struktur wird durch eine Einweg-Kopplung (one-way) mit einer an-schließenden akustischen Analyse verbunden. Um zu einer realistischen Beschreibung des Schalldruckpegels zu kommen, muss der Berechnungsingenieur den um-gebenden Luftraum bezogen auf die Geräuschfrequen-zen hinreichend genau auflösen. Zur Beschleunigung des Simulationsprozesses wurde ein automatisiert wie-derholbarer Arbeitsablauf innerhalb ANSYS Workbench erstellt. Anstatt nur ein einziges akustisches Modell zu verwenden, wurden mehrere Modelle, jeweils für ein enges Frequenzband, automatisch generiert. Abhängig von der betrachteten Wellenlänge erfolgte eine paramet-rische Anpassung sowohl der Größe des Luftvolumens als auch der Netzfeinheit. Darüber hinaus konnte durch die Nutzung der neuen ANSYS HPC Parametric Pack Lizensierung, mit der gleichzeitig 16 Jobs mit jeweils 4 Kernen lauffähig sind, die Wirtschaftlichkeit erheblich erhöht werden. Damit ließ sich die Berechnungszeit für die Schallstrahlungsanalyse um 93% reduzieren.

Lösung Für die Simulation der akustischen Abstrahlung von schwingenden Strukturen wurde ein zuverlässiger Arbeitsablauf geschaffen. In Kombination mit der konse-quenten Verwendung der ANSYS HPC-Technologie ermöglicht dies den Ingenieuren: • akustische Entscheidungen bereits in der frühen Ent-wurfsphase eines Motors zu treffen, • die Durchführung von systematischen Parameter- studien, um den Lärmbeitrag von Motorkomponenten zu erfassen, • Maßnahmen, die den Geräuschpegel senken (z.B. Dämpfungsschicht, Rippen, Entkopplung ...), festzulegen, • Zeit und Geld zu sparen, indem die Anzahl realer Prototypen reduziert wird.

Nutzen für den Kunden

ANSYS ist ein eingetragenes Warenzeichen von ANSYS, Inc. Alle genannten Produkte sind eingetragene Warenzeichen ihrer jeweiligen Eigentümer. Abbildungen mit freundlicher Genehmigung von MAN Diesel & Turbo SE, Augs-burg

Bild 2: Deutliche Reduzierung der benötigten Zeit für die Akustik-Simulation durch die HPC Parametric Verteilung der harmonischen Analyse

Bild 3: Konturen des Schalldrucks und Frequenzgang des Schall- leistungspegels für eine ausgewählte Motorkomponente

Simulation im Auftrag von MAN Diesel & Turbo Anwendungsfall: Analyse der Motorakustik mit ANSYS Workbench High Performance Computation (HPC) für Akustik-Simulationen

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