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progettare 418 NOVEMBRE / DICEMBRE 2018 75 richiesti e, di conseguenza, a rispar- miare tempo”, racconta Niket Bhatia, deputy manager R&D in Mahindra. In un motore, le fonti di rumore sono molte: processi di aspirazione e com- bustione, pistoni, ingranaggi, distribu- zione e sistema di scarico. Il rumore legato alla combustione dipende dalle vibrazioni meccaniche causate dal ra- pido aumento di pressione nei cilindri. Dal sistema di propulsione, queste vi- brazioni si propagano al carter motore attraverso i cuscinetti, producendo rumore. Modellazione acustica L’analisi acustica, svolta unicamente attraverso prove sperimentali, può costituire un processo lungo e costo- so. Il team di Mahindra ha deciso di associare alle prove fisiche la model- lazione acustica, per analizzare come la struttura del motore possa influi- re sulla trasmissione del rumore. Lo scopo della ricerca era identificare i componenti del motore che generano maggior rumore e studiare delle mo- difiche strutturali in grado di ridurlo. Utilizzando il software Comsol Mul- tiphysics, i ricercatori hanno eseguito un’analisi della radiazione acustica di un motore monocilindrico a combu- stione interna (IC) durante il ciclo di combustione. I tecnici hanno incluso la superficie del motore in un dominio computazionale circondato da uno strato perfettamente adattato (Per- fectly Matched Layer, PML). Il PML attenua le onde dirette verso l’esterno causando poche o nessuna riflessione: è possibile così ottenere risultati accurati e nello stesso tem- po ridurre le dimensioni del dominio computazionale. Il team ha deciso di concentrare la propria analisi sul range di frequenza tra gli 800 e 2.000 Hz, perché gli esperi- menti fisici indicavano che l’emissione sonora del motore delle motociclette si trovava soprattutto inquella regione dello spettro acustico. Questa scelta ha permesso al team di risparmiare risorse computazionali e compren- dere meglio quali aree emettono più rumore. Basandosi su queste analisi, è stato possibile studiare il livellodi pressione acustica (SPL) e apportare modifiche alla testata e al blocco cilindri. Correg- gendo questi parametri, si è ottenuta una riduzione della pressione acustica nellagammadi frequenze considerata. Le componenti del rumore Sia l’aspirazione sia lo scarico con- tribuiscono in modo importante alla rumorosità della motocicletta in tran- sito. Tra le componenti principali del rumore dell’aspirazione c’è il suono che si propaga dalla struttura di fil- traggio dell’aria, di solito realizzata in plastica. Un’analisi di funzione del tra- sferimento acustico (AcousticTransfer Function, ATF) è stata effettuata sulle pareti di filtraggio in plastica e la strut- tura di filtraggio è statamodificata con l’aggiunta di nervature per migliorare l’esito dell’ATF. In questo modo è stato possibile ridurre i rumori strutturali dell’aspirazione. I requisiti normativi si scontrano sem- pre con il desiderio dei clienti di avere un ‘rombo’ piùpotente dallamarmitta, perché questo viene percepito come un indicatore importantedellapotenza di una motocicletta. Nei limiti delle emissioni sonore concesse ai veicoli in transito, la sfida per gli ingegneri di Mahindra è stata quella di accrescere il rombo delle marmitte sulle basse fre- quenze, riducendo nello stesso tempo il livello sonoro alle frequenze più alte. Se da una parte l’attenuazione del ru- more di scarico è la funzione primaria della marmitta, dall’altro è necessario considerare anche altri fattori, come la capacità di generare una bassa con- tropressione e l’allineamento con le direttive sulle emissioni sonore in tran- sito. Le prestazioni di unamarmitta nel sistema di scarico di un veicolo sono caratterizzate da tre parametri: perdita di trasmissione, perdita d’inserzione e livello sonoro propagato. La perdita di trasmissione della mar- mitta è considerata il parametro più importante; èdeterminataunicamente dalla progettazione ed è indipendente dalla fonte di pressione. La sfida per il team di Mahindra era prevedere la perditadi trasmissioneper lamarmitta di una motocicletta e quindi ottimiz- zare la perdita riducendola ai livelli desiderati per un determinato range di frequenze. A sinistra: grafico di una banda su un terzo di ottava. A destra: grafico di superficie 3D dei risultati con il livello di pressione acustica. Struttura del filtro dell’aria. A sinistra: il progetto originario; a destra: il progetto modificato, dotato di nervature per migliorare la ATF.