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Analyse der Motorakustik mit Ansys Workbench und HPC
MAN Diesel & Turbo unternimmt große Anstrengungen, um das akustische Verhalten von Motoren und Motorenkomponenten zu verbessern.

Simulation im Auftrag von MAN Diesel & Turbo

Branche: Maschinen- und AnlagenbauFachgebiet: Strukturmechanik, Strömungsmechanik, Temperaturfelder

Die Schallabstrahlung aufgrund von schwingenden Strukturen kann sich bei Großdieselmotoren erheblich auf den Komfort von Mitarbeitern und Passagieren auswirken. Um diese zu verringern und die Berechnung zu beschleunigen erfolgte bei MAN die Simulation mit Ansys Workbench und HPC.

Zusammenfassung

Aufgabe

Bei Großdieselmotoren stellen große Strukturen, breite Frequenzbänder und viele Lastfälle eine Herausforderung für Simulationslösungen dar.

Lösung

Die Simulation der Schallabstrahlung von schwingenden Strukturen erfordert in der Regel ein zweistufiges Vorgehen mit einer Schwingungsanalyse der Struktur und einer anschließenden akustischen Analyse. Durch die Nutzung von Ansys HPC Parametric Pack konnte die Berechnungszeit für die Schallstrahlungsanalyse um 93 % reduziert werden.

Kundennutzen

Für die Simulation der akustischen Abstrahlung von schwingenden Strukturen wurde ein zuverlässiger Arbeitsablauf geschaffen. In Kombination mit der konsequenten Verwendung der Ansys HPC-Technologie ist die Wirtschaftlichkeit der Berechnung erheblich gesteigert worden.

Projektdetails

Aufgabe

Die Schallabstrahlung aufgrund von schwingenden Strukturen, zum Beispiel von Großdieselmotoren, kann sich erheblich auf den Komfort von Mitarbeitern und Passagieren auswirken. MAN Diesel & Turbo unternimmt große Anstrengungen, um das akustische Verhalten von Motoren und Motorenkomponenten zu verbessern, sowohl in Bezug auf die Strukturdynamik als auch die akustische Strahlung. Dabei stellen große Strukturen, breite Frequenzbänder und viele Lastfälle eine Herausforderung für Simulationslösungen dar.


Lösung

Die Simulation der Schallabstrahlung von schwingenden Strukturen erfordert in der Regel ein zweistufiges Vorgehen: Eine Schwingungsanalyse der Struktur wird durch eine Einweg-Kopplung (one-way) mit einer anschließenden akustischen Analyse verbunden. Um zu einer realistischen Beschreibung des Schalldruckpegels zu kommen, muss der umgebende Luftraum, bezogen auf die Geräuschfrequenzen hinreichend genau aufgelöst werden. Zur Beschleunigung des Simulationsprozesses wurde ein automatisiert wiederholbarer Arbeitsablauf innerhalb Ansys Workbench erstellt. Es wurden gleich mehrere Modelle, jeweils für ein enges Frequenzband, automatisch generiert. Abhängig von der betrachteten Wellenlänge erfolgte eine parametrische Anpassung sowohl der Größe des Luftvolumens als auch der Netzfeinheit. Durch die Nutzung der neuen Ansys HPC Parametric Pack Lizensierung, mit der gleichzeitig 16 Jobs mit jeweils 4 Kernen lauffähig sind, ist die Wirtschaftlichkeit erheblich erhöht worden. Die Berechnungszeit ließ sich für die Schallstrahlungsanalyse um 93 % reduzieren.


Nutzen für den Kunden

Für die Simulation der akustischen Abstrahlung von schwingenden Strukturen wurde ein zuverlässiger Arbeitsablauf geschaffen. In Kombination mit der konsequenten Verwendung der Ansys HPC-Technologie ermöglicht dies den Ingenieuren:

  • akustische Entscheidungen bereits in der frühen Entwurfsphase eines Motors zu treffen,
  • die Durchführung von systematischen Parameterstudien, 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.

Leiter Technik Stuttgart

Produkt-Anwendungen im Projekt