Simulationsgestutzte Konzeptionierung eines aeroakustischen Experimentes zur Untersuchung von kopfspaltströmungsinduzierter Geräuschentstehung

Kurzfassung

Bei modernen Axialventilatoren stellen günstige akustische Eigenschaften ein entscheidendes Auslegungskriterium dar. Hierbei ist der Einbezug von Akustik innerhalb eines multidisziplinären Entwicklungsprozesses nachträglich eingebrachten Schallreduktionsmaßnahmen vorzuziehen, da somit potentielle interdisziplinäre Synergieeffekte erfasst und exploitiert werden können. Ein angestrebtes Ziel hierbei stellt ferner die Multidisziplinäre Design Optimierung dar. Diese erfordert neben hoher Effizienz der eingesetzten Vorhersageverfahren gleichermaßen die hinreichend genaue Erfassung der erwarteten physikalischen Effekte. Im Kontext einer projektierten Optimierungskette für Ventilatorgeräusch soll die am DLR Braunschweig entwickelte stochastische Methode zur effizienten Schallquellenrekonstruktion auf Basis stationärer Strömungsdaten eingesetzt werden. Zur Validierung derselben hinsichtlich ihrer Vorhersagegüte des besonders für Axialventilatoren relevanten Schallentstehungsmechanismus - entstehend durch Sekundärströmungen, wie sie im Spaltbereich zwischen den Blattspitzen und der Ummantelung auftreten - soll mittels eines neu-geplanten experimentellen Versuchsaufbaus eine umfangreiche Datenbasis geschaffen werden. Kernziel des angedachten Experimentes ist die möglichst isolierte Anregung der Kopfspaltschallquelle, welche in einem Spalt variabler Ausdehnung mittels eines einseitig eingespannten Flügels und einer der Flügelseitenkante gegenüberliegenden Planfläche erzeugt wird. Gegenstand des vorliegenden Beitrages bildet der erste Schritt der iterativen Konzeptionierung des experimentellen Aufbaus, gestützt durch hochauflösende Strömungssimulationen. Dabei wird der Aufbau für den Einsatz im Akustischen Windkanal Braunschweig ausgelegt und optimiert, wo dieser anschließend unter Einsatz unterschiedlicher Verfahren akustisch vermessen werden soll