Schneehagen, Erik Wilhelm und Barzantny, Marcel und Geyer, Thomas (2024) Experimentelle Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Schallentstehung und Temperaturtrennung an einem Ranque-Hilsch-Wirbelrohr. 7. DGLR-DEGA-Strömungsakustikworkshop 2024, 2024-12-17 - 2024-12-18, Cottbus.
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Kurzfassung
Das Ranque-Hilsch-Wirbelrohr ermöglicht beim Betrieb mit Druckluft die Aufteilung eines Gases in einen heißen und kalten Luftstrom. Das Wirkungsprinzip besteht darin, dass die Druckluft genutzt wird eine schnell rotierende Strömung in dem Rohr zu erzeugen. Dabei entsteht ein äußerer Wirbel mit heißer Luft und ein innerer Wirbel mit kälterer Luft. Über Ventile an den Auslässen können diese beiden Luftströme getrennt werden, so dass sie zur Erwärmung oder Kühlung genutzt werden können. Technisch relevant ist vor Allem die Kühlung, da das Wirbelrohr ohne bewegliche Teile oder Kühlflüssigkeit auskommt und somit eine robuste Alternative zu anderen Kühlungsmethoden darstellt. Der genaue Wirkungsmechanismus der Temperaturseparation der beiden Luftströme ist noch nicht abschließend geklärt, aber es existiert eine Vielzahl von Hypothesen. Eine davon besagt, dass ein akustisches Resonanzphänomen an dem Mechanismus beteiligt sein muss, da bei der Temperaturtrennung auch ein Ton messbar ist. Wird dieser Ton im Inneren des Rohrs gedämpft wird, so sinkt auch die Temperaturdifferenz an den Auslässen. Bisherige Untersuchungen konzentrieren sich vor Allem auf die Strömung im Inneren des Rohrs als auf den akustischen Effekt. Deswegen sollen in diesem Beitrag die Ergebnisse einer akustischen Messkampagne vorgestellt werden, um den Zusammenhang zwischen der Schallentstehung und Kühlwirkung besser zu verstehen. Mit Mikrofonmessungen am kalten und heißen Auslauf des Rohrs wird untersucht wie sich der Eingangsluftdruck und die Länge des Wirbelrohrs auf den charakteristischen Ton des Wirbelrohrs auswirken. Gleichzeitig werden die Austrittsgeschwindigkeit sowie die Temperaturen an beiden Auslässen gemessen, um zu untersuchen inwiefern sich die Stärke der Temperaturtrennung auf die Schallabstrahlung auswirkt. Die Geschwindigkeits- und Temperaturdaten werden außerdem dazu genutzt die aeroakustischen Anteile der Freistrahle an den Auslassventilen von dem zu erwartenden Ton mit unbekannten Entstehungsmechanismus zu trennen. Die zu Grunde liegende Idee ist, dass der Freistrahlschall mit einer hohen Potenz der Auslassgeschwindigkeit skaliert, während die Schallentstehung durch die Temperaturtrennung einer anderen, vermutlich niedrigeren Abhängigkeit folgt. Erste Ergebnisse der Messungen bestätigen, dass die Stärke des charakteristischen Tons mit der Temperaturdifferenz der Luftströme zu nimmt. Der Workshop soll dazu genutzt werden mögliche Ursachen für diesen Zusammenhang zu diskutieren und weitere Ideen zur Datenauswertung zu sammeln.
elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/210650/ | ||||||||
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Dokumentart: | Konferenzbeitrag (Vortrag) | ||||||||
Titel: | Experimentelle Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Schallentstehung und Temperaturtrennung an einem Ranque-Hilsch-Wirbelrohr | ||||||||
Autoren: |
*DLR corresponding author | ||||||||
Datum: | 18 Dezember 2024 | ||||||||
Open Access: | Nein | ||||||||
In SCOPUS: | Nein | ||||||||
In ISI Web of Science: | Nein | ||||||||
Stichwörter: | Strömungsakustik, Wirbelrohr | ||||||||
Veranstaltungstitel: | 7. DGLR-DEGA-Strömungsakustikworkshop 2024 | ||||||||
Veranstaltungsort: | Cottbus | ||||||||
Veranstaltungsart: | Workshop | ||||||||
Veranstaltungsbeginn: | 17 Dezember 2024 | ||||||||
Veranstaltungsende: | 18 Dezember 2024 | ||||||||
Veranstalter : | DGLR und DEGA | ||||||||
DLR - Schwerpunkt: | Luftfahrt | ||||||||
DLR - Forschungsgebiet: | L CP - Umweltschonender Antrieb | ||||||||
Standort: | Cottbus | ||||||||
Institute & Einrichtungen: | Institut für Elektrifizierte Luftfahrtantriebe > Umweltwirkungen und Sensorik |
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