Prédimensionnement Vibroacoustique du Groupe Moto Propulseur
Résumé
The EU law impose to car manufacturers that their vehicles don't exceed a given noise level. More- over, concerning economical aspects, their customers attach more and more importance to the acoustic quality when purchasing a car. One of the most important source of noise is the pow- ertrain. Despite limited tools existing in the early design cycle, the designers do not have any numerical methods available to choose between several geometries the most favorable according to vibroacoustics. Numerical calculations and experimental tests at the end of the project allow to notice the engine emitted noise. Only expensive and maladaptive palliative solutions can then be applied. This thesis consequently aims at providing methodologies to evaluate earlier the engine noise emitted thanks to mumerical simulations. These calculations must be carried out on simplified geometries representing the level of knowledge at this stage of the design. Moreover, fast numeri- cal methods must allow to compare several architectures of the engine in order to select the most favorable according to vibroacoustical considerations. To achieve this, the geometrical parameters, corresponding at an early stage of the design which must appear on the simplified parts in order to obtain representative simulations, have been determined. A simplified representation methodology has been set ut and evaluated with respect to dynamics and acoustics. Moreover, it is essential to have available new methods for the acoustical radiation calcula- tion that must be adapted to the architectures comparison. That's why the Substructure Deletion Method (SDM) has been developped. It consists in dividing a geometrically complex acoustical problem into two sub problems, respectively finite and infinite. When comparing several architec- tures of the engine, an appropriate decomposition may allow the infinite calculation to be realised once whereas the finite ones may be repeated for each model. Unbounded problems are often processed using Boundary Element Methods implementations that can appear time consuming. In this purpose, a finite element method based on a cloning algorithm which is called Infinite Sub- structuring Method has been proposed. Finally, the SDM has been applied on an industrial case. Numerical results show a good agreement with reference calculations.
Les législations européennes imposent aux constructeurs automobiles que leurs véhicules ne dépassent pas un certain niveau de bruit. De plus, du point de vue économique, leurs clients ac- cordent de plus en plus d'importance aux aspects liés à la qualité acoustique lors de l'achat d'une voiture. Une des sources principales de bruit est le Groupe Moto Propulseur. Or, si des outils suc- cincts existent très en amont dans la conception, les concepteurs ne possèdent pas d'outils in- formatiques adaptés pour orienter la conception et ont donc peu de marge de manœuvre. Si le moteur s'avère bruyant en fin de projet, seules des solutions palliatives coûteuses et souvent mal adaptées peuvent alors être appliquées. L'objectif de cette thèse est par conséquent de permettre d'évaluer le bruit émis par le moteur plus tôt dans de cycle de conception grâce à des simulations numériques. Ces simulations doivent être effectuées sur des pièces de géométrie simplifiées conformément au niveau de connaissance à ce stade de la conception. De plus, des méthodes numériques rapides doivent permettre de com- parer plusieurs architectures moteur afin de privilégier la plus favorable par rapport à l'acoustique et aux vibrations. Pour y parvenir, nous avons déterminé les paramètres géométriques correspondant à un stade précoce de la conception qui doivent apparaître sur les pièces simplifiées afin d'obtenir des simu- lations représentatives vis-à-vis de la vibroacoustique. Dans ce but, nous avons mis en place une méthodologie de représentation simplifiée juste nécessaire correspondant à ces prestations. Elle a été évaluée en dynamique d'une part et en acoustique d'autre part. De plus, il est indispensable de disposer de nouvelles méthodologies de calcul du rayonne- ment acoustique, adaptées à la comparaison d'architectures. Pour cela, nous avons développé la Sous Structuration Soustractive (SDM) qui permet de décomposer un problème complexe de rayonnement acoustique en deux sous problèmes, l'un fini et l'autre infini. En choisissant de fa- çon adéquate cette décomposition lorsqu'on souhaite comparer plusieurs architectures moteur, cette méthode permet de conserver les résultats du calcul infini souvent traité avec les éléments de frontières. Les résolutions des sous problèmes finis résultants sont alors effectuées par une mé- thode éléments finis. Le calcul infini utilisant les éléments de frontière étant plus long à réaliser, nous avons également proposé une méthode appelée Sous Structuration Infinie ou Algorithme de clonage qui permet de traiter ce type de problème en utilisant les éléments finis. Enfin la SDM a été appliquée à un cas industriel. Les résultats numériques ont été comparés avec succés à ceux obtenus avec une méthode de référence.
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