Eine neuartige Impedanz-Randbedingung zur vollständigen Beschreibung des akustischen Verhaltens perforierter Wandauskleidungen mit Überströmung

Abstract

Zur Lärmminderung in Strömungskanälen wie z.B. Flugzeugtriebwerken werden häufig akustische Wandauskleidungen verwendet, wobei die Kanalwände durch Perforationen akustisch durchlässig gemacht werden. Der entscheidende Parameter für die Anpassung der Wandauskleidung an das zu dämpfende Schallspektrum ist dabei -zumindest im strömungslosen Fall- durch die Wandimpedanz gegeben. Bei Anwesenheit einer Strömung wird diese Anpassung erheblich erschwert, da die Wandimpedanz nicht nur strömungsbedingt verändert wird, sondern als alleiniger Parameter auch nicht mehr ausreicht, um den Einfluss der Wand auf das Schallfeld zu beschreiben. Zur Vervollständigung der Randbedingung muss der Effekt des Impulstransfers berücksichtigt werden, welcher durch das Abbremsen des strömenden, in die Wandöffnungen eindringenden Mediums verursacht wird. Dieser Effekt wurde in den bisherigen Arbeiten entweder völlig vernachlässigt oder durch die unrealistische Annahme der Haftbedingung beschrieben. Um den Impulstransfer zwischen Wand und Strömung korrekt zu berücksichtigen, wird in dieser Arbeit die Proportionalitätskonstante zwischen der akustischen Wandschubspannung und der wandnormalen Schnelle als neuer Parameter der Randbedingung eingeführt. Diese, hier Impulstransferimpedanz genannte, Größe liefert zusammen mit der klassischen Wandimpedanz eine vollständige Beschreibung der akustischen Eigenschaften einer perforierten Wand unter dem Einfluss der Überströmung. Es werden erste Messungen der Impulstransferimpedanz vorgestellt und physikalisch plausible Ergebnisse diskutiert.