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Aeroakustische Skalierung einer Verdichterleitschaufelreihe (de)
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Abstract:
Die wirtschaftlichen und gesetzlichen Anforderungen an Lärmemissionen moderner Flugtriebwerke haben sich in den letzten Jahrzehnten verschärft. Die Berücksichtigung der akustischen Emissionen in frühen Entwicklungsstadien wird damit ein zunehmend wichtigeres Kriterium in der Auslegung von Triebwerkskomponenten. Zurzeit wird im Auslegungsprozess auf analytische Modelle zurückgegriffen, die auf teilweise starken Annahmen beruhen. Die experimentelle Validierung dieser Modelle wird dadurch erschwert, dass die gängigen Turbomaschinenprüfstände aufgrund akustisch ungeeigneter Randbedingungen (z.B. akustische Reflexionen innerhalb der Messstrecke) nicht für hochwertige akustische Messungen genutzt werden können. Dem gegenüber stehen akustisch optimierte Prüfstände, die nur in ausgewählten Bauformen und Konfigurationen verfügbar sind. Für die Nutzung dieser Akustikprüfstände ist eine Ähnlichkeitsbetrachtung notwendig, welche einen Vergleich zwischen realen Maschinen und der Prüfstandsumgebung mit kontrollierbaren akustischen Randbedingungen ermöglicht.In der hier vorgestellten Arbeit sind daher bestehende Skalierungsansätze erweitert und in umfangreichen numerischen Untersuchungen validiert worden. Als konkreter Anwendungsfall wurde die aeroakustische Ähnlichkeit einer Leitschaufelreihe zwischen dem Hochgeschwindigkeits-Axialverdichter und dem Akustischen Windkanal (AWT) des Instituts für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik der Leibniz Universität Hannover hergestellt. Basierend auf numerischen Simulationen wurde eine erste Validierung des Skalierungsansatzes durchgeführt. Um langfristig eine einfachere Übertragung experimenteller akustischer Untersuchungen auf Flugtriebwerke und stationäre Turbomaschinen zu ermöglichen, werden die Ergebnisse in naher Zukunft experimentell am AWT validiert.