A predictive acoustic model of tyre rolling noise

A chronic exposure to road traffic noise has significant impacts on physical health and well-being. According to the European Environment Agency, at least 20% of the European population are exposed to levels harmful to health. Nowadays, tyre/road noise is the dominant source of passenger car noise, especially above 40 km/h, and fulfilling the strict noise regulations has become a challenge for tyre manufacturers. In this context, simulations are valid alternatives to long and expensive measurement campaigns to quantify the benefits of the acoustic optimization. Nevertheless, due to the complexity and variety of the noise generation mechanisms involved, modelling procedures are far from being well-established. In this framework, the present thesis work is part of a Joint Labs project between Pirelli Tyre S.p.A. and Politecnico di Milano. The research aims at improving the know-how on the acoustic modelling of the footprint region and providing predictive simulation tools for tyre exterior noise. The development of a predictive acoustic model requires the correct reproduction of the tyre geometry and of the input excitation. In this sense, a procedure for the definition of a simplified 3D geometry representative of the deformed tyre in working conditions has been developed, whereas the noise generation mechanisms have been reproduced through equivalent monopole sources. The model has been completely defined using data that are already available during the design stage of a new product, so that it can be used by the tyre manufacturer as a design tool.

Un’esposizione cronica al rumore legato al traffico ha impatti significativi sul benessere psico fisico. Secondo l’Agenzia europea dell’Ambiente, almeno il 20% della popolazione europea è esposta a livelli nocivi per la salute. Oggigiorno il rumore prodotto dal rotolamento dello pneumatico è la fonte principale di rumore delle automobili, specialmente sopra i 40 km/h, e soddisfare le stringenti normative sul rumore è diventata una sfida per i produttori di pneumatici. In questo contesto, le simulazioni rappresentano valide alternative a lunghe e costose campagne sperimentali al fine di valutare i benefici dell’ottimizzazione acustica. Tuttavia, a causa della complessità e della varietà dei meccanismi di generazione coinvolti, le procedure di modellazione sono lungi dall’essere ben consolidate. In questo quadro, il presente lavoro di tesi è inserito in un progetto Joint Labs tra Pirelli Tyre S.p.A. e il Politecnico di Milano. La ricerca mira a migliorare il know-how sulla modellazione acustica della regione d’impronta e a fornire strumenti previsionali del rumore di rotolamento dello pneumatico. Lo sviluppo di un modello acustico predittivo richiede la corretta riproduzione della geometria dello pneumatico e dell’eccitazione. In tal senso, è stata definita una procedura per la definizione di una geometria 3D semplificata rappresentativa dello pneumatico deformato in condizioni operative, mentre i meccanismi di generazione del rumore sono stati modellati attraverso sorgenti monopolari equivalenti. Il modello è stato completamente definito utilizzando dati già disponibili in fase di progettazione di un nuovo prodotto, cosicché possa essere utilizzato dall’azienda produttrice come strumento di progettazione.