Bir şehir içi ulaşım otobüsünde motor kaynaklı iç gürültü yayılımının istatistiksel enerji analizi yöntemiyle incelenmesi

Abstract

Otobüsler, 19.yy'dan beri toplu yolcu ve yük taşımacılığında kullanılan en önemli araçlardandır. Otobüs üretiminde ve geliştirilmesinde, gelişen teknoloji sayesinde konfor alanında çok ciddi ilerlemeler kaydedilmiştir. Bu bağlamda, gürültü konusu ciddi bir ilgi alanı oluşturmaktadır. Otobüslere başta motor gürültüsü olmak üzere lastik, aerodinamik sürtünme, dişli ekipmanlar, titreşim vb. nedenlerle oluşan gürültüler, yolculuk esnasında konfor açısından ciddi bir sıkıntı oluşturabilmektedir. Diğer tüm motorlu kara taşıtlarında olduğu gibi, otobüslerde de en önemli gürültü kaynağı, başlıca tahrik unsuru olan içten yanmalı motorlardır. Gelişen teknoloji, daha az titreşimli ve gürültülü motorlar yapılmasına olanak sağlamıştır. Ancak otobüslerin büyüklüğü, taşıma kapasitesi, iç aksam ve uygulamalarında ihtiyaç duyduğu elektrik enerjisi miktarı arttıkça, daha güçlü motorların kullanımı bir zorunluluk haline gelmiştir. İçten yanmalı motorun oluşturduğu gürültü, kaynaktan alıcıya hem direkt olarak, hem de otobüs şasisine kaynaklanan panellerin titreşimiyle alıcıya, yani yolculara ulaşır. Açığa çıkan gürültüyü kaynağında (motorda) ve algılandığı noktada (yolcunun işitme organında) azaltmak kadar, yayılma alanında azaltmak ta önemlidir. Bu tez çalışmasında, şasi ve panel tasarımı eşdeğerlerine çok yakın olan 12 metre uzunluğunda referans bir otobüs tasarlanmış, bu otobüsün arka kısmına içten yanmalı motoru tam olarak simule etmesi için bir ses kaynağı tanımlanmıştır. Gürültünün otobüsün yaşam hacmi içerisindeki dağılımı, matematiksel olarak İstatistiksel Enerji Analizi (İ.E.A ya da S.E.A) yöntemini baz alan ESI-VaOne programı kullanılarak simule edilmiştir. Bu yazılımın tercih edilmesinin sebeplerinden en önemlileri hızlı olması ve orta-yüksek frekans bölgesinde en isabetli sonuçları verebilecek İ.E.A yöntemini tercih etmesidir. Çalışmada ayrıca, çeşitli gürültü yalıtımı malzemelerinin şasi panellerine kaplanmasıyla oluşacak gürültü yalıtımlı ve yalıtımsız senaryolar da incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Yapılan bu tez çalışmasında otobüse ait gövde panelleri modellendikten sonra önce tüm otobüs yaşam hacminde motor yanma gürültüsü kaynaklı ("airborne") gürültü düzeyi dağılımı incelenmiştir. Sonrasında ise motorun yapısal titreşimlerinden kaynaklanan yaşam hacmi gürültü düzeyleri hem tek başına, hem de yanma gürültüsü ile beraber incelenmiştir. Elde edilen bulgulara göre otobüsün hangi kısımlarında hangi gürültü düzeylerine ulaşıldığı ve hangi bölgelerde hangi akustik yalıtım önlemlerinin etkili olabileceği incelenmiştir.

Since the 19th century, coaches have been used commonly for cargo and public carriage. Progresses about passenger comfort have been seen at both at R&D and production phases of these vehicles. So, the noise became the main interest point about comfort topic. The main noise sources in buses, like the other motor vehicles, are internal combustion engines, aerodynamic and wheel-road friction surfaces, gearboxes, panel vibrations, etc. Like the other motor vehicles, internal combustion engines are the main noise sources. Although less vibrant and noisy engines can be produced, some additional requirements like increasing carriage capacity and electrical energy demand, more powerful engines are still needed and produced. The noise level can be reduced at both source of the noise and sensing point (human ear), as well as the noise's emitting route. In this study, a 12 m. length coach is designed in terms of chassis and panels with no major difference with real-life samples. To make the design much easier, the body of the coach was designed as a box model, which contains alloy panels and glasses. After designing the splintery and multiple acoustic cavities, a noise source was located at the rear side to simulate the engine noise. As especially the middle & high frequencies have been interested, the Statistical Energy Analysis (S.E.A) method can give the fastest and most accurate results. Because of using this method, ESI-VaOne simulation software was selected for simulation. In this study, the airborne engine noise distribution in the passenger compartment of the coach was inspected. This condition was also evaluated with different acoustic insulation scenarios. Then, the noise caused by the structural vibrations from the engine was evaluated alone, and with the airborne combustion noise of the engine. In this case, the noise level contributions of both scenarios were identified and the effects of different acoustic insulation areas were realized.