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Validierung von Übertragungsmodellen für ortsfeste und rotierende Schallquellen in Strömungskanälen durch drucksensitive Farbe

Behn, Maximilian and Hilfer, Michael and Klein, Christian and Ahlefeldt, Thomas and Enghardt, Lars and Tapken, Ulf (2021) Validierung von Übertragungsmodellen für ortsfeste und rotierende Schallquellen in Strömungskanälen durch drucksensitive Farbe. DAGA 2021 - 47. Jahrestagung für Akustik, 15.-18. Aug. 2021, Wien, Österreich.

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Official URL: https://www.dega-akustik.de/publikationen/online-proceedings

Abstract

Die experimentelle Analyse von Schallfeldern in Strömungskanälen wird i.d.R. mit wandbündig installierten Mikrofonarrays unter Einsatz von Modellen zur Schallausbreitung umgesetzt. Neben dem analytischen Modell der Ausbreitung von akustischen Kanalmoden in einer konstanten Hintergrundströmung existieren verschiedene numerische Eigenlösungsverfahren für die Berücksichtigung des Einflusses von Strömungsprofilen in radialer und Umfangsrichtung. Zur Untersuchung der Modenausbreitung in einer über den Kanalquerschnitt ungleichmäßigen Hintergrundströmung, wie sie z.B. durch Einsaugung der Rumpfgrenzschicht bei eingebetteten Triebwerken auftritt, entwickelten Klähn et al. ein analytisches Modell. Die Validierung der Modenmodelle und der daraus abgeleiteten Quellmodelle in Form der Greenschen Funktion kann anhand von experimentell bestimmten Wellenzahlvektoren und hochaufgelösten Schalldruckverteilungen erfolgen. Diese lassen sich aufgrund der diskreten Abtastung durch Mikrofonarrays nur schwer realisieren, da für eine ausreichende Genauigkeit eine sehr hohe Mikrofonanzahl eingesetzt werden muss. Flächige Messungen des Schalldrucks mit optischen Verfahren bieten hier eine vielversprechende Alternative. Das Verfahren der drucksensitiven Farbe (engl. pressure-sensitive paint, PSP) ermöglicht räumlich hochaufgelöste Druckmessungen. Spezielle PSPs ermöglichen zudem zeitlich hochauflösende Druckmessungen und werden als iPSP bezeichnet (engl. instationary PSP). Die Einsatzfähigkeit von iPSP auch für akustische Anwendungen, bei denen die Druckniveaus bedeutend geringer sind als bei herkömmlichen Strömungsmessungen, konnte 2020 nachgewiesen werden. In dieser Studie wurde das Schallfeld in einem rechteckigen Resonanzkörper bei Lautsprecheranregung untersucht. Ähnliche Versuche wurden mit stehenden Wellen in rechteckigen Kanälen unter Einsatz von optischer Holografie-Interferometrie sowie von Speckle-Interferometrie veröffentlicht. In dieser Studie werden zwei Messaufbauten zum Einsatz der iPSP-Messtechnik vorgestellt. Der erste Aufbau dient zur Messung der Schalldruckverteilung der von einem Lautsprecher abgestrahlten, ausbreitungsfähigen Kanalmoden an der Kanalaußenwand. Mit dem zweiten Aufbau wird das akustische Nahfeld eines Lautsprechers untersucht. Den gewonnenen Messdaten werden Vergleichsmessungen mit einem Mikrofonarrray gegenübergestellt. Abschließend wird der Einsatz der iPSP-Messdaten zur Validierung der Moden- und Quellmodelle diskutiert.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/145959/
Document Type:Conference or Workshop Item (Speech)
Title:Validierung von Übertragungsmodellen für ortsfeste und rotierende Schallquellen in Strömungskanälen durch drucksensitive Farbe
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthor's ORCID iD
Behn, MaximilianMaximilian.Behn (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8478-8269
Hilfer, Michaelmichael.hilfer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2881-7130
Klein, ChristianChristian.Klein (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7592-6922
Ahlefeldt, Thomasthomas.ahlefeldt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2869-2665
Enghardt, LarsLars.Enghardt (at) dlr.deUNSPECIFIED
Tapken, UlfUlf.Tapken (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0870-1253
Date:August 2021
Refereed publication:Yes
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Status:Published
Keywords:Duct acoustics, pressure-sensitive paint, mode detection
Event Title:DAGA 2021 - 47. Jahrestagung für Akustik
Event Location:Wien, Österreich
Event Type:international Conference
Event Dates:15.-18. Aug. 2021
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:Clean Propulsion
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L CP - Clean Propulsion
DLR - Research theme (Project):L - Components and Emissions
Location: Berlin-Charlottenburg , Göttingen
Institutes and Institutions:Institute of Propulsion Technology > Engine Acoustic
Institute for Aerodynamics and Flow Technology > Experimental Methods, GO
Deposited By: Behn, Maximilian
Deposited On:29 Nov 2021 09:15
Last Modified:29 Nov 2021 09:15

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