Experimentelle Untersuchungen strömungsinduzierter Resonanzen überströmter Hohlräume

Abstract

Bei überströmten Hohlräumen, wie z.B. Fahrwerksschächten bei Flugzeugen oder PKWs mit geöffneten Seitenscheiben oder Schiebedächern kann es zu periodischen Druckschwankungen im Inneren des Hohlraums mit hohen Schalldruckpegeln kommen (z.B. Schiebedach-Wummern). Es handelt sich hierbei um eine bi-akustische Kopplung zwischen den Scherschicht-Moden (z.B. Rossiter-Moden) und den Eigenfrequenzen des Hohlraums. Je nach Anströmgeschwindigkeit kann die Frequenz der Druckschwankungen auf unterschiedlichen Moden einrasten. Ziel dieser Untersuchung ist die raum-zeitliche Erfassung sowohl aller strömungsphysikalisch und akustisch relevanten Größen einer einseitig überströmten generischen tiefen Kavität als auch der Wirbelentstehung und Wirbelablösung die durch die Scherschichtinstabilitäten verursacht werden, sowie der strömungsakustischen Kopplung. Mit Hilfe von Mikrofonen und der High-Speed Stereo Particle Image Velocimetry wurden akustische- und strömungsphysikalische Messungen an einer generischen Kavität im 1m-Windkanal des DLR in Göttingen durchgeführt. Ein wesentliches Ergebnis dieser Untersuchungen ist, dass die beobachteteten Resonanzfrequenzen direkt mit den Wirbelablösefrequenzen zusammenhängen werden können. Ferner konnte gezeigt werden, dass durch den Windkanalrotor erzeugte Störungen auf die Strömung übertragen werden, die im weiteren Verlauf Hohlraumresonanzen anregen.