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

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit werden die Einsatzmöglichkeiten laseroptischer Geschwindigkeitsmessverfahren für strömungsakustische Anwendungen aufgezeigt. Particle-Image-Velocimetry (PIV) und Doppler-Global-Velocimetry (DGV) werden erfolgreich für die nicht-invasive Erfassung tonaler Schallfelder eingesetzt, wobei hauptsächlich das flächige PIV-Messsystem verwendet wird. Als physikalische Größe wird die Schallschnelle in Luft gemessen, die zusätzlich von einer Grundströmung überlagert sein kann. 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 erfassten 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.