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Einsatz erweiterter Modellierung von Längenskalenaniso- tropie zur Vorhersage des Kopfspaltgeräusches von Axial- ventilatoren

Liberson, Lev and Reiche, Nils and Ewert, Roland and Delfs, Jan Werner (2021) Einsatz erweiterter Modellierung von Längenskalenaniso- tropie zur Vorhersage des Kopfspaltgeräusches von Axial- ventilatoren. DAGA 2021 - 47. Jahrestagung für Akustik, 15.-18. Aug. 2021, Wien, Österreich.

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Abstract

Eine auf effiziente Bestimmung von strömungsbedingter Schallentstehung und Ausbreitung an Axialventilatoren abzielende Methode wird mittels Akustischer Störungsgleichungen (APE) und stochastisch generierter Wirbelschallquellen innerhalb einer hybriden aeroakustischen Simulationsmethode realisiert. Dabei kommt der Discontinuous Galerkin Verfahren basierte Propagationscode DISCO++ in Kopplung mit der Fast Random Particle Mesh Methode (FRPM) zum Einsatz. Letztere dient der Generierung instationärer, stochastischer Wirbelschallquellen.Durch die typische Einbausituation von Axialventilatoren entsteht geometriebedingt ein Kopfspalt zwischen Schaufeln und Mantelring, welcher wiederrum eine von lokalen Strömungsbedingungen abhängige, markante Schallquelle darstellt.In der Kopfspaltströmung herrschende konvektive Beschleunigung, charakterisiert durch große Werte des verjüngten Scherratentensors, bewirkt die Verformung und Verzerrung von turbulenten Wirbelstrukturen. Diese, gemäß der „Rapid Distortion Theory“ als „vortex stretching and tilting“ bekannten Effekte, werden maßgeblich durch Schergradiententerme in der Störgeschwindigkeitsgleichung abgebildet. Die daraus resultierende Anisotropie in den Ein- und Zweipunktstatistiken der Wirbelstörungen wiederrum kann die turbulenzbedingte Schallentstehung entscheidend beeinflussen und muss in der Modellierung des Kopfspaltgeräusches abgebildet werden.Der Einfluss einer diesbezüglichen Erweiterung der innerhalb von FRPM verwendeten Störgeschwindigkeits-Transportgleichung wird anhand von Simulationen des ummantelt eingebauten, fünfblättrigen Axialventilators „USI-7“ diskutiert, wobei zwei unterschiedliche Kopfspaltweiten untersucht werden.Ein Vergleich des erweiterten Modells, der vorherigen Anisotropie-Modellierungsstufe sowie der quell-isotropen Wirbelschallquellen Modellierung wird aufgeführt. Abschließend erfolgt eine Gegenüberstellung mit experimentell ermittelten Daten.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/148129/
Document Type:Conference or Workshop Item (Speech)
Title:Einsatz erweiterter Modellierung von Längenskalenaniso- tropie zur Vorhersage des Kopfspaltgeräusches von Axial- ventilatoren
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthor's ORCID iDORCID Put Code
Liberson, LevUNSPECIFIEDUNSPECIFIEDUNSPECIFIED
Reiche, NilsUNSPECIFIEDUNSPECIFIEDUNSPECIFIED
Ewert, RolandUNSPECIFIEDUNSPECIFIEDUNSPECIFIED
Delfs, Jan WernerUNSPECIFIEDhttps://orcid.org/0000-0001-8893-1747UNSPECIFIED
Date:8 October 2021
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 2021 - 47. Jahrestagung für Akustik
Event Location:Wien, Österreich
Event Type:international Conference
Event Dates:15.-18. Aug. 2021
Organizer:Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA)
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:Efficient Vehicle
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L EV - Efficient Vehicle
DLR - Research theme (Project):L - Digital Technologies
Location: Braunschweig
Institutes and Institutions:Institute for Aerodynamics and Flow Technology > Technical Acoustics
Deposited By: Liberson, Lev
Deposited On:10 Jan 2022 14:36
Last Modified:10 Jan 2022 14:36

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