Akustische Charakterisierung von Luftkanälen : Experiment und Simulation

Abstract

In this work, the transmission loss of three different types of air ducts, porous, airtight screened polyethylene (PE), fibrous fleece (Vlies) and non-porous high density polyethylene (PEHD) was investigated. The measurement results obtained by means of a new measurement setup show high transmission loss values for Vlies, with much of the sound power leaving the channel through the channel wall. Due to their impermeability to air, PE and PEHD conduct the sound and radiate only by structural vibration. In general, the dissipation of sound power into heat is low. Using the equivalent fluid material model, finite element simulations of the three-dimensional measurement setup could reproduce the measured transmission loss values for Vlies well. Furthermore, the potential of the modeling of PEHD as a solid body including mechanic-acoustic coupling was demonstrated. For PE, no material model has been successful, the airtight layer prevents its treatment as an equivalent fluid. It has been shown that the metrological determination of material parameters is the most reliable, fitted material parameters are problematic when transferring to new problems.

In dieser Arbeit wurde die Durchgangsdämpfung von drei verschiedenen Luftkanaltypen, poröses, luftdicht beschichtetes Polyethylen (PE), fasriges Vlies und nicht poröses Polyethylen hoher Dichte (PEHD), untersucht. Die mittels neuem Messaufbau erhaltenen Messergebnisse zeigen hohe Durchgangsdämpfungswerte für Vlies, ein Großteil der Schallleistung verlässt den Kanal durch die Kanalwand. PE und PEHD leiten, bedingt durch ihre Luftundurchlässigkeit, den Schall und Schallabstrahlung findet hier nur durch Strukturschwingung statt. Generell ist die Dissipation von Schallleistung in Wärme gering. Unter Verwendung des äquivalenten Fluid-Materialmodells konnten Finite- Elemente-Simulationen des dreidimensionalen Messaufbaus die gemessenen Durchgangsdämpfungswerte für Vlies gut reproduzieren. Des Weiteren wurde das Potential der Modellierung von PEHD als Festkörper inkl. Mechanik-Akustik-Kopplung gezeigt. Für PE hat kein Materialmodell Erfolg gezeigt, die luftdichte Schicht verhindert die Behandlung als äquivalentes Fluid. Es hat sich gezeigt, dass die messtechnische Bestimmung von Materialparametern am zuverlässigsten ist, gefittete Materialparameter sind problematisch bei der Übertragung auf neue Probleme.