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Stochastische Schallquellen zur Simulation breitbandiger Aeroakustik am Beispiel eines vereinfachten Fahrzeugunterbodens (de)
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Abstract:
Die breitbandige, tieffrequente Schallerzeugung eines vereinfachten Fahrzeugmodells mit glattem Unterboden wird mittels verschiedener Methoden zur Erzeugung stochastischer Schallquellen numerisch untersucht. Zwei verschiedene Ansätze basierend auf der Fast Random Particle-Mesh-Methode (FRPM) werden zu Ergebnissen aus einer inkompressiblen LES verglichen. Der erste Ansatz realisiert isotrope Längenskalen, der zweite Ansatz anisotrope Längenskalen durch Hinzunahme einer angeregten Modellkonvektionsgleichung. FRPM ist eine stochastische Schallgenerierungsmethode, die zeitabhängige Geschwindigkeitsfluktuationen auf Basis zeitlich gemittelter Turbulenzstatistiken synthetisiert. Die Geschwindigkeitsfluktuationen aus FRPM und der LES werden mittels einer Poisson-Gleichung in hydrodynamische Druckfluktuationen umgewandelt. Das aeroakustische Nahfeld wird dann basierend auf den hydrodynamischen Druckfluktuationen durch eine hybride CAA-Methode mittels der Perturbed Convective Wave Equation berechnet. Die Ergebnisse von FRPM-CAA in der isotropen Formulierung mit zeitlich gemitteltem LES- sowie RANS-Input sind in guter Übereinstimmung hinsichtlich akustischer Nahfeldspektren. Hydrodynamische Druckspektren zeigen jedoch lokal Abweichungen auf. Durch die Hinzunahme der Längenskalenanisotropie kann die Übereinstimmung lokal verbessert werden. Mit FRPM angeregte CAA-Simulationen benötigen nur 13% des Rechenaufwandes verglichen zur konventionellen LES-CAA-Methode und zeigen somit das enorme Potential für aeroakustische Vorhersagen mit Fokus auf breitbandige Schallmechanismen auf.