Die flächige Erfassung tonaler Schallschnellefelder mittels laseroptischer Messtechnik - Anwendung phasensynchronisierter Particle-Image-Velocimetry

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit werden zwei laseroptische Geschwindigkeitsmessverfahren, Doppler-Global-Velocimetry (DGV) und Particle-Image-Velocimetry (PIV), erfolgreich für die nicht-invasive Erfassung tonaler Schallfelder eingesetzt. Als physikalische Größe wird die Schallschnelle in Luft gemessen, die zusätzlich von einer Grundströmung überlagert sein kann. Die Einsatzmöglichkeiten beider Messtechniken für strömungsakustische Anwendungen werden aufgezeigt, wobei hauptsächlich das flächige PIV-Messsystem verwendet wird. Für das DGV-Verfahren wird die prinzipielle Anwendungsmöglichkeit in einer Einpunktmessung demonstriert und durch Mikrofonmessungen validiert. Die Fähigkeit der PIV-Messtechnik als flächiges Schnellemesssystem wird an unterschiedlichen Experimenten aufgezeigt und deren Ergebnisse auf Plausibilität geprüft. Dies erfolgt entweder durch Mikrofonmessungen oder durch die Unterstützung numerischer Simulationen. Es werden die Grenzen der Einsatzmöglichkeit für das PIV-System bestimmt, die einerseits im System immanent vorhanden sind und andererseits vom akustischen Feld und/oder dem anliegenden Strömungsfeld abhängig sind. Weiterführend wird die PIV-Messtechnik für Schnellemessungen über realitätsnahen, akustisch dämpfenden Wandauskleidungen eingesetzt. Mit Hilfe dieser Messungen wird unter anderem die Implementierung einer Impedanzrandbedingung für den DLR-CAA-Code PIANO verifiziert. Darüber hinaus werden die erfasste Schnellefelder mit LDV-Daten verglichen und Separationsansätze für die Trennung von Akustik und akustisch induzierter Strömung getestet. Durch die Verwendung eines Stereo- PIV-Aufbaus werden Schnellefelder akustisch höherer Moden vermessen.