Wann ist ein Ton ein Ton? - Auf der Suche nach aeroakustischen Quellmechanismen

Abstract

Oft stehen aeroakustische Schallquellen in engem Zusammenhang mit dem Auftreten von Tönen, die durch die Interaktion von Strömung mit Strukturen oder Resonatoren entstehen. Der Schneidenton einer Orgelpfeife wird beispielsweise gezielt angeregt, auch der Nachlaufton eines Zylinders (Karmansche Wirbelstraße) ist als tonale Schallquelle hinlänglich bekannt. Der tonale Interaktionsschall einer Triebwerksfan- oder Ventilatorstufe stellt ein komplexes aeroakustisches Problem dar, für das aktuell vielfältige Lärmreduktionstechnologien entwickelt werden oder bereits in der technischen Umsetzung sind. In der Modellvorstellung wird von periodischer Wirbelablösung oder von periodischer Interaktion der Rotornachläufe mit den Statorschaufeln ausgegangen. In vielen technisch relevanten Strömungen treten zusätzlich dazu nicht zu vernachlässigende turbulente Strömungsfluktuationen auf, die keinerlei Periodizität aufweisen. Bei ausreichender räumlicher Ausdehnung dieser Strukturen, z.B. in der Zuströmung, werden zusätzliche Schallquellen hervorgerufen, die zu einer verstärkten Schallabstrahlung führen. An ausgewählten Beispielen einer Fanstufe und eines Schneidentons werden mit Hilfe spezieller Analysetechniken vermeintliche und reine Töne im Hinblick auf die ihnen zu Grunde liegenden aeroakustischen Quell-mechanismen einander gegenüber gestellt.