Vorlesung Methoden der Aeroakustik

Abstract

Vorlesungsinhalt: Analytische Methoden: Berechnung von tonalem Propellergeräusch auf der Basis der Ffowcs-Williams Hawkings Gleichung, Berechnung von turbulenzbedingtem Kantengeräusch mittels Reziprozitätstheorem oder der Methode der angepassten asymptotischen Entwicklung. Numerische Methoden: akustische Randelementeverfahren, Schallstrahlenverfahren, hochauflösende finite Differenzenverfahren zur Lösung der linearisierten Eulergleichungen, Dispersions- und Dissipationsfehler. Anwendung von Störungsgleichungsverfahren für aeroakustische Problemstellungen. Experimentelle Methoden zur Messung und Ortung von Schall: Charakteristika von Mikrophonarten, Mikrophonkorrekturen, Messung von Schall in Strömungen, Schallortung mit Hohlspiegel oder Mikrophonarray. Übertragung von Quelldaten von Windkanalexperiment auf Überflug- oder Vorbeifahrtsituation. Aeroakustische Windkanalkorrekturen. Die Vorlesung vermittelt die wesentlichen analytischen, numerischen und experimentellen Methoden zur Lösung aeroakustischer Problemstellungen in der ingenieurwissenschaftlichen Praxis. Die Studierenden kennen die Stärken und Schwächen der verschiedenen Analysemethoden in der Aeroakustik und können die Methoden zielgenau einsetzen und erzielte Ergebnisse kritisch hinterfragen. Die Studierenden sind methodisch soweit informiert, dass sie die Verfahren zur Berechnung oder Messung fachgerecht einsetzen oder weiterentwickeln können.

Content of lecture: Analytical methods: prediction of tonal propeller sound on the basis of the Ffwocs-Williams and Hawkings equation, prediction of turbulence related edge noise by reciprocity theorem or method of matched asymptotic expansion. Numerical methods: acoustic boundary element method, ray-tracing, highly resolving finite difference methods for the solution of the linearized Euler equations, dispersion- and dissipation error. Application of perturbation methods for aeroacoustic problems. Experimental methods for the measurement and localization of sound: characteristics of microphone types, microphone corrections, measurement of sound in flows, sound localization with elliptic mirror or microphone array. Transfer of source data from wind tunnel experiments to flyover- or drive-by situations. Aeroacoustic wind tunnel correction. The lecture conveys the essential analytical, numerical and experimental methods for the solution of aeroacoustic problems in the engineering practice. Students are aware of the strengths and weaknesses of the various methods of analysis in aeroacoustics; they can select in a targeted way the appropriate method and can assess obtained results in a critical way. Students have insight into the parametric dependencies of different aerodynamically caused tonal and broadband sources of sound. The students are informed about methods insofar as they may apply or develop respective procedures for prediction or measurements.