Messtechnische Analyse von Schallmoden in Strömungen mit Umfangsinhomogenitäten

Abstract

Im Kontext neuer Flugzeugkonzepte werden alternative Positionen der Triebwerke, etwa eingelassen in den Rumpf, diskutiert. Ein in Hinsicht auf die aerodynamische Effizienz vielversprechendes Konzept sieht das Einsaugen der Rumpfgrenzschicht (Boundary Layer Ingestion - BLI) durch das Triebwerk vor, wodurch es zu einer über den Triebwerksquerschnitt, insbesondere nicht umfangssysmmetrischen, ungleichmäßigen Strömung kommt. Bisherige Studien zeigen, dass die durch die Rotor-Stator-Interaktion angeregten Schallmoden unter diesen Zuströmungsbedingungen Schallenergie in andere Modenordnungen streuen. Diese Streuung zieht die Notwendigkeit der kompakten mathematischen Beschreibung durch eine Modenbasis nach sich, deren Umfangsmoden bedingt durch die gestörte Symmetrie der Hintergrundströmung nicht mehr rein harmonisch sind und deren radiale Formfunktionen sich mathematisch nicht nur aus Besselfunktionen zusammensetzen lassen. Solch ein alternatives Modenmodell, das auf der regulären Störungsrechnung basiert, wird vorgestellt und auf die praktische Anwendbarkeit bei Schallfeldmessungen mit Mikrofonringen untersucht.