Akustische Black-Hole-Analogie mit exakter Raumzeitrepräsentation

Abstract

Beginnend mit der Arbeit von W. Unruh 1981 [1] wird im Rahmen von Analogmodellen (Analogue Models) der intrinsische Zusammenhang zwischen Strömungsakustik und Wellenpropagation in gekrummter Raumzeit der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) studiert. Obwohl die Strömungsakustik auf klassisch nicht-relativistischer Newtonscher Physik in flacher Raumzeit basiert, kann die Ausbreitung von Schallwellen im strömenden Medium durch eine effektive akustische Metrik in einer 3+1-dimensionalen Lorentz-Raumzeit beschrieben werden, aus der ein Analogon zwischen Schwarzen Löchern (Black-Holes) mit Schwarzschild-Metrik und einer einfachen Uberschall-Senkenströmung (Sonic Black-Hole) hergeleitet werden kann. Die Erweiterung des akustischen Analogmodells mittels Acoustic Perturbation Equations (APE) zur exakten Repräsentation der SchwarzschildMetrik wird aufgezeigt. Simulationsergebnisse fur ein akustisches Black-Hole mittels Simulationsmethoden der Computational Aeroacoustics (CAA) werden vorgestellt.