Anwendung der Particle-Image-Velocimetry für Akustische und Aeroakustische Untersuchungen

Abstract

Mit Hilfe der Particle Image Velocimetry (PIV) lassen sich in frei wählbaren Ebenen berührungslos ortsaufgelöste Geschwindigkeitsmessungen durchführen. Aufgrund der Verfügbarkeit stabil arbeitender diodengepumpter Laser und der Entwicklung von CMOS Kameras mit Aufnahmefrequenzen von bis zu 100 kHz ist es darüber hinaus möglich, die zeitliche Entwicklungen von Schwankungsgrößen mit einem sogenannten High-Speed-PIV (HS-PIV) System zu verfolgen. Die von uns durchgeführten verschiedenen akustischen und aeroakustischen Untersuchungen mit einem solchen HS-PIV System sollen hier vorgestellt werden. Unter anderem wurde das System eingesetzt um den Schnellesensor einer p-u Sonde im Frequenzbereich von 10 - 10.000 Hz zu kalibrieren. Darüber hinaus wird eine experimentelle Methode vorgestellt, welche der Bestimmung des Zusammenhangs von Ursache und Wirkung in der Aeroakustik dient. Dabei wird ein Ansatz verfolgt, der zwei experimentelle Verfahren kombiniert. Die Messung mittels der PIV in einer Ebene liefert Informationen über die ursächlichen Schwankungsgrößen in der Strömung. Synchron dazu werden die emittierten Schallwellen im akustischen Fernfeld durch eine große Anzahl von Mikrofonen erfasst. Durch die Berechnung der Korrelationsfunktion zwischen den aus den Messergebnissen abgeleiteten Größen, können dann akustische Quellregionen identiziert werden. Die Methode wurde sowohl an einer aeroakustischen Quelle mit starkem tonalem Anteil, als auch an einem breitbandig abstrahlenden Freistrahl erfolgreich angewandt.