Aeroakustische Untersuchungen am LSTM / LSE der Universität Erlangen
I. Ali, M. Escobar, C. Hahn, M. Kaltenbacher, S. Becker
Prof. F. Durst, Prof. R. Lerch
Lehrstuhl für Strömungsmechanik (LSTM) - Lehrstuhl für Sensorik(LSE)
Universität Erlangen
DGLR Braunschweig, 31. Januar 2003
Gefördert aus Mitteln der Staedtler – Stiftung
und KONWIHR
ÜbersichtVersuchseinrichtungen
Charakterisierung Akustikraum
Akustikkanal
Messmethoden
Akustische Messungen (Mikrofonarray)
Strömungsmessungen (HDA,LDA,PIV)
Druckmessungen (Stat. und instat. Messungen)
Numerische Verfahren
Fastest 3D / CAPA
MPCII Kopplung
Ergebnisse
Weitere Arbeiten
Charakterisierung des Akustikraumes
Hallarmer RaumVolumen: 9 m x 6 m x 3.6 m
Absorbierende Wände (Dicke 10 cm)Schaumstoffkeile (Höhe 34 cm)
Charakterisierung des Akustikraumes
Reflexionsarmer Raum: Herstellen eines freien Schallfeldes Freifeld erst oberhalb einer Grenzfrequenz vorhanden
Charakterisierung des hallarmen Raumes mittels:NachhallzeitAbsorptionsgradHallradius
Ziel:Möglichst geringe Nachhallzeit, hohe Absorption und großer Hallradius
Messverfahren
Akustikmessungen
Mikrofonmessungen
Mikrofonarray
Strömungsmessverfahren
Hitzdrahtanemometrie HDA
Laser-Doppler-Anemomentrie (2D/3D)
Particle Image Velocimetrie (3D)
Druckmessungen (Stat. und instat. Messungen)
Schwingungsmessungen
Vibrationsmessungen
Derzeitige experimentelle ArbeitenWindkanaluntersuchungen - Durchführen von Leerlauftests
Freistrahlspektrum (Hintergrundgeräusch)TurbulenzgradHomogene Druck- und Geschwindigkeitsverteilung
Standardisierte Tests (Validierung numerische Berechnungen):
Querangeströmter ZylinderÜberströmter HohlraumTragflächenprofile
Entwicklung eines Mikrofon-ArrayGekoppelte Geschwindigkeits- und Akustikmessungen
Derzeitige experimentelle ArbeitenWindkanaluntersuchungen - Durchführen von Leerlauftests
Freistrahlspektrum (Hintergrundgeräusch)TurbulenzgradHomogene Druck- und Geschwindigkeitsverteilung
Standardisierte Tests (Validierung numerische Berechnungen):
Querangeströmter ZylinderÜberströmter HohlraumTragflächenprofile
Entwicklung eines Mikrofon-ArrayGekoppelte Geschwindigkeits- und Akustikmessungen
Derzeitige experimentelle ArbeitenWindkanaluntersuchungen - Durchführen von Leerlauftests
Freistrahlspektrum (Hintergrundgeräusch)TurbulenzgradHomogene Druck- und Geschwindigkeitsverteilung
Standardisierte Tests (Validierung numerische Berechnungen):
Querangeströmter ZylinderÜberströmter HohlraumTragflächenprofile
Entwicklung eines Mikrofon-ArrayGekoppelte Geschwindigkeits- und Akustikmessungen
Derzeitige experimentelle ArbeitenWindkanaluntersuchungen - Durchführen von Leerlauftests
Freistrahlspektrum (Hintergrundgeräusch)TurbulenzgradHomogene Druck- und Geschwindigkeitsverteilung
Standardisierte Tests (Validierung numerische Berechnungen):
Querangeströmter ZylinderÜberströmter HohlraumTragflächenprofile
Entwicklung eines Mikrofon-ArrayGekoppelte Geschwindigkeits- und Akustikmessungen
Derzeitige experimentelle ArbeitenWindkanaluntersuchungen - Durchführen von Leerlauftests
Freistrahlspektrum (Hintergrundgeräusch)TurbulenzgradHomogene Druck- und Geschwindigkeitsverteilung
Standardisierte Tests (Validierung numerische Berechnungen):
Querangeströmter ZylinderÜberströmter HohlraumTragflächenprofile
Entwicklung eines Mikrofon-ArrayGekoppelte Geschwindigkeits- und Akustikmessungen
Numerische Verfahren (FASTEST & CAPA)Simulation of Turbulent Flows
RANS LES DNS
- filtered N.-S. eqns.
- subgrid scale models
-full N.-S. eqns.
- no models
- Reynolds averagedN.-S. eqns
- statistical turbulencemodels
Eq. models
0
stress models
Full Re
stress models
Algebric Re
Eq. models
2
Eq. models
1
κ-ε modelBaldwin-Lomax
κ-ω modelLow-Re model
CAPA (Coupled Field Simulation)
Pre-Processing
Post-Processing
AnalysisPiezoelectrics
CAPAPre
CAPAPost
MagneticsElectrostatics
Mechanicslinear / nonlinear
Acoustics
Interfaces to StandardFEM/BEM Software
Interfaces to StandardFEM/BEM Software
nonlinear
Infinite Elements
Governing Equations
• Ffowcs-Hawkings formulation• Considers the inclusion of moving surfaces
• Equivalence of the generalized delta function
Coupling FASTEST & CAPA
FASTESTStrömungslöser
LES Modell
Finite-Volumen-Methode
CAPA
Akustiklöser
Time Domain
Finite-Elemente-Methode
MpCCIKopplung
GitterDrückeGeschwindigkeiten
Kopplung im Zeitbereich
Akustische Feldberechnung auch im Schallentstehungsgebiet
Fluid/Solid Kopplung
Nichtlineare Schallausbreitung (Leistungsultraschall)
Example: square cylinder
Fluid-Acoustic boundary correctio (linear damping)(b)(a)
(1)
(2)With
out d
ampi
ng
With
dam
ping
Example: square cylinder
Preliminary acoustic results
Quadrupole contribution at t=1ms
Dipole and quadrupole contribution at t=1ms
Projekte und weitere Arbeiten
Projektförderungen AeroakustikStaedtler Stiftung, KONWIHR, Streamnoise (BFS)
STREAMNOISE – Zusammenarbeit Industrie
Aerodynamische Lärmerzeugung und –ausbreitung in rotierenden Systemen
Thermisch getriebener Resonanzlärm in Verbrennungssystemen
Akustik bei der Durchströmung von Kanälen
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