Vorhersage der Transmission akustischer Moden durch Statorstufen in Turbomaschinen: Weiterentwicklung und Kalibration eines analytischen Modells anhand von Messdaten

Abstract

Bei Flugzeugen ist das Triebwerk die dominante Lärmquelle, insbesondere beim Start. Hierbei spielt die Schallausbreitung im Triebwerk eine wichtige Rolle. Durch ein geschicktes Design der Schaufelgeometrien lässt sich der Schalldurchgang durch Rotoren und Statoren reduzieren. In einer aktuellen Studie wird die Eignung eines existierenden analytischen Modells zur Berechnung der Transmission und Reflexion durch Statorstufen geprüft. In dem zweidimensionalen Modell wird die Statorschaufelreihe als eine unendliche Kaskade aus infinitesimal dünnen Platten dargestellt. Die Randbedingung ist, dass die zu den Platten normale Komponente der Schallschnelle verschwindet. Diese Randbedingung wird durch eine endliche Anzahl von Wirbelquellen entlang der Platten erfüllt. Das Modell wird für kleine Machzahlen instabil und ist im Fall ohne Strömung nicht definiert. Neue Ergebnisse aus experimentellen Untersuchungen werden genutzt um das Modell zu kalibrieren. Mit einem numerischen Minimierungsalgorithmus werden aus den Messdaten Modellparameter so bestimmt, dass die gemessenen Ergebnisse reproduziert werden. Die Eignung des kalibrierten Modells wird in Gegenüberstellung mit den Messergebnissen diskutiert. Es werden Statorschaufelreihen aus ebenen Platten sowie komplexe Schaufelgeometrien betrachtet.