Comparative study of numerical solvers for noise propagation of UAVs in urban environments

Abstract

[ES] Debido a los desarrollos cada vez más rápidos en los UAV, y una demanda creciente en la compra de productos en línea, cabe esperar que los proveedores comiencen a utilizar drones automatizados para realizar las entregas de productos. Sin embargo, esto genera la necesidad de nueva legislación, no sólo por motivos de seguridad, sino también debido al incremento en la contaminación acústica. El nivel de ruido producido por un gran número de UAV volando a altitudes bajas no es despreciable, por ello la necesidad de predecir las rutas de vuelo y condiciones de operación que minimizarían la emisión de ruido. Además, los modelos numéricos necesitan ser eficientes, dado que debería ser posible simular ciudades enteras en marcos de tiempo razonables, para que las empresas puedan realizar sus propios estudios que les permitan determinar rutas de entrega que maximicen los beneficios ateniéndose a las regulaciones. En el otro lado del espectro, los investigadores necesitan modelos más precisos para desarrollar métodos para mejorar la absorción de ruido de fachadas, calles, etc. Este trabajo pretende explicar las bases del modelado de la propagación de ruido, además de comparar software con diversos grados de precisión y eficiencia. Un caso de estudio simple de un UAV, modelado como una fuente esférica con directividad, volando a punto fijo sobre un conjunto de edificios con geometrías simples se ha utilizado como referencia para realizar la comparativa.

[EN] Due to the increasingly faster developments on UAVs, and an ever-growing demand of online shopping, it is to be expected that suppliers will start using automated drones to deliver their products. However, this creates a need for new legislation, not only be-cause of safety concerns, but also due to an increase in noise pollution. The level of noise produced by a great number of UAVs flying at low altitudes is not negligible, hence the necessity of predicting which flight paths and operating conditions would minimize the noise emitted. Besides, numerical models need to be efficient, given that it should be pos-sible to simulate whole cities in a timely manner, so that companies can perform their own studies to determine routes for maximizing benefits while still complying with regu-lations. At the other side of the spectrum, researchers need more accurate models to de-velop methods to improve the noise absorption of façades, streets, etc. This work aims to explain the bases of noise modelling, as well as to compare solv-ers with varying degrees of precision and efficiency. A simple case study of a UAV, mod-elled as a spherical source with directivity, hovering over a set of buildings with simple geometries has been used as a benchmark.