차량 사이드미러의 미세틈새 내부유동에 의한 휘슬음 발생 메커니즘에 대한 수치적 고찰 = Numerical Investigation into Generation Mechanism of Whistle Sound due to Narrow Gap Flow of Automobile Side mirror

국문 초록 (Abstract)

차량 사이드미러의 미세틈새에서 휘슬음으로도 불리는 고주파수의 순음 소음이 특정 운행조건에서 발생함이 보고되고 있다. 본 논문의 목적은 미세틈새의 작은 치수와 복잡한 형상으로 인해 난제로 알려진 미세틈새 내부유동에 의해 발생하는 휘슬음의 발생 메커니즘을 고찰하는 것이다. 우선, 대상 사이드미러에서 휘슬음이 발생하는 유동조건을 확인하기 위해서 풍동 실험을 수행하였다. 다음으로, 휘슬음의 발생과 관련된 와류음원과 압축성 음향파 사이의 피드백 현상을 고려할 수 있는 고해상도의 압축성 대와류모사(Large Eddy Simulation) 기법을 이용하여 사이드미러 내외부 유동을 수치해석하여 휘슬음을 재현하였다. 추가로, 와류음원을 이용한 상세 분석을 통하여 휘슬음을 발생시키는 유동구조를 확인하였으며, 와류음원과 관련있는 압축성 압력의 정현파와 정상파가 미세틈새 공간에서 형성되는 것을 확인하였다. 마지막으로, 미세틈새 공간에 대한 음향 모드 해석을 통하여 휘슬음 주파수에 근접한 고유주파수의 음향 모드가 존재함을 확인하였으며 이를 통해 미세틈새 내부공간이 공명기 역할을 하는 피드백 메커니즘의 가능성을 제시하였다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 1. 서 론 1
• 1.1 연구 배경 1
• 1.2 선행 연구 2
• 1.3 연구 목표 및 내용 7
• 2. 휘슬음 계측 실험 11
• 2.1 실험 방법 및 대상 모델 11
• 2.2 실험 결과 및 휘슬음 발생 조건 12
• 3. 휘슬음 해석 방법 20
• 3.1 유동 해석 20
• 3.1.1 지배방정식 및 수치기법 20
• 3.1.2 유동 격자계 및 해석 조건 24
• 3.2 와류음원 30
• 3.3 음향 모드 해석 34
• 3.3.1 지배방정식 및 수치기법 34
• 3.3.2 음향 격자계 및 해석 조건 38
• 4. 휘슬음 해석 결과 및 고찰 41
• 4.1 유동 해석 결과 41
• 4.2 음향 모드 해석 결과 60
• 4.3 수치 해석 고찰 64
• 5. 결론 65