Anwendung des hybriden APE Lösers DISCO++ zur Berechnung von Schallabstrahlung auf unstrukturierten Gittern

Abstract

Optimierung hinsichtlich geringer Geräuschemission spielt bei der Entwicklung moderner Ventilatoren verstärkt eine Rolle. Für einen geräuschoptimierten Entwurf sind effiziente Auslegungs- und Entwurfsverfahren zur numerischen Simulation der Schallabstrahlung von Ventilatoren notwendig. Ein effizientes Verfahren wird am DLR in Kooperation mit dem Industriepartner ebm-Papst in Form des CAA Lösers DISCO++ mit stochastischen Wirbelschallquellen untersucht. Bei der Entstehung von Schall an einem Ventilator sind ins Besondere dreidimensionale Effekte von Bedeutung. Ein Beispiel hierfür stellt der Kopfspalt zwischen Ventilatorschaufeln und Gehäuse dar. Eine effiziente Möglichkeit zur Vernetzung solch komplexer, dreidimensionaler Geometrien bilden unstrukturierte Rechennetze bestehend aus Tetraederelementen. Auf diesen wird der CAA-Code DISCO++ zur Lösung der akustischen Störungsgleichungen (APE) mittels des Discontinuous Galerkin Verfahrens eingesetzt. Das Verfahren beruht auf einem hybriden Ansatz. Hierbei wird in einem ersten Schritt eine stationäre RANS Lösung des Umströmungsproblems erzeugt, auf deren Basis instationäre, stochastische Quellen mittels des Quellmodells Fast Random Particle Mesh Method (FRPM) rekonstruiert werden. Im folgenden Schritt wird die Schallausbreitung durch DISCO++ im Zeitbereich berechnet. Vorgestellt werden erste Simulationsergebnisse zur Bestimmung des Kopfspalteinflusses an einem zwischen Platten eingespannten, angeströmten Flügels basierend auf einem experimentellen Aufbau. Es folgt eine Gegenüberstellung mit Messergebnissen sowie Vergleichssimulationen, durchgeführt mit dem DLR-PIANO CAA-Code, basierend auf strukturierten Multiblock-Gittern.