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Zur Längenskalenanisotropie in der Modellierung des Kopfspaltgeräusches von Axialventilatoren

Liberson, Lev and Lummer, Markus and Mößner, Michael and Reiche, Nils and Ewert, Roland and Delfs, Jan Werner (2020) Zur Längenskalenanisotropie in der Modellierung des Kopfspaltgeräusches von Axialventilatoren. DAGA 2020 - 46. Jahrestagung für Akustik, 16.-19. März 2020, Hannover, Deutschland.

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Abstract

Günstige akustische Eigenschaften sind ein entscheidendes Wettbewerbskriterium bei modernen Ventilatoren. Für eine erfolgreiche Auslegung ist die akustische Vorhersagefähigkeit bereits in der Entwurfsphase zwingend erforderlich. An einem Axialventilator verursacht der Kopfspalt zwischen Schaufel und Mantelring eine markante Schallquelle, deren Ausprägung stark von den lokalen Strömungsbedingungen abhängt. Diese wiederum ergeben sich aus der Geometrie der Spaltregion. Die Physik der konvergenten Kopfspaltströmung ist durch eine starke konvektive Beschleunigung der turbulenten Wirbelstrukturen geprägt, die gemäß der ”Rapid Distortion Theory” durch große Werte des verjüngten Scherratentensors charakterisiert ist. Dieser Effekt führt zu einer starken Anisotropie in den Ein- und Zweipunktstatistiken der Wirbelstörungen, welche der maßgeblichen Wirbelschallquelle zugrunde liegen. Diese müssen in einem qualitativen sowie quantitativen spektralen Modell des Kopfspaltgeräusches abgebildet werden. In einer fortlaufenden Untersuchung wird die Schallentstehung und Ausreitung am Kopfspalt mittels Akustischer Störungsgleichungen (APE) und stochastisch generierter Wirbelschallquellen innerhalb einer hybriden aeroakustischen Simulationsmethode berechnet. Dabei kommt der, auf der Discontinuous Galerkin Verfahren basierende, Propagationscode DISCO++ gekoppelt mit der Fast Random Particle Mesh Methode (FRPM) zur instationären, stochastischen Quellgenerierung zum Einsatz. Eine erweiterte Modellierung der anisotropen Wirbelschallquellen wird anhand des ummantelt eingebauten, fünfblättrigen Axialventilators ”USI-7” diskutiert, wobei eine Gegenüberstellung mit experimentell ermittelten Daten sowie quell-isotropen Simulationsergebnissen erfolgt.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/140316/
Document Type:Conference or Workshop Item (Speech)
Title:Zur Längenskalenanisotropie in der Modellierung des Kopfspaltgeräusches von Axialventilatoren
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthor's ORCID iD
Liberson, LevLev.Liberson (at) dlr.deUNSPECIFIED
Lummer, MarkusMarkus.Lummer (at) dlr.deUNSPECIFIED
Mößner, MichaelMichael.Moessner (at) dlr.deUNSPECIFIED
Reiche, NilsNils.Reiche (at) dlr.deUNSPECIFIED
Ewert, RolandRoland.Ewert (at) dlr.deUNSPECIFIED
Delfs, Jan WernerJan.Delfs (at) dlr.deUNSPECIFIED
Date:March 2020
Refereed publication:Yes
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Status:Published
Keywords:Akustik, Aeroakustik, Strömungsakustik, Simulation, Numerische Strömungsmechanik, Numerische Aeroakustik, Synthetische Turbulenz, Hybride CAA Methoden, Akustische Störungsgleichungen, Stochastische Turbulenzrekonstruktion, Luft- und Trocknungstechnik, Axiale Ventilatoren, Discontinuous Galerkin Methode, Kopfspaltgeräusch
Event Title:DAGA 2020 - 46. Jahrestagung für Akustik
Event Location:Hannover, Deutschland
Event Type:national Conference
Event Dates:16.-19. März 2020
Organizer:Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA)
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:fixed-wing aircraft
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L AR - Aircraft Research
DLR - Research theme (Project):L - Simulation and Validation (old)
Location: Braunschweig
Institutes and Institutions:Institute of Aerodynamics and Flow Technology > Technical Acoustics
Deposited By: Liberson, Lev
Deposited On:13 Jan 2021 07:48
Last Modified:13 Jan 2021 07:48

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