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Einfluss der Blattspitzengeometrie auf das Geräusch - CAA-Studie für einen Tragflügel mit Spalt (de)
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Abstract:
Ein wichtiger Mechanismus der Geräuschentstehung in Axialventilatoren ist das Blattspitzengeräusch. Dieses Geräusch hängt wesentlich von der Umströmung der Flügelspitze im Spalt zwischen Ventilatorflügel und stehendem Gehäuse und den sich ausbildenden Wirbelstrukturen ab. Durch das Design der Flügelspitze können diese Strukturen gezielt beeinflusst werden. Im aeroakustischen Windkanal am DLR Braunschweig wurden an einem NACA 5510 Tragflügel mit variablem Spalt und unterschiedlichen Blattspitzengeometrien Messungen durchgeführt. Ausgewählte Konfigurationen wurden in CAA-Simulationen (kompressible LES mit Fernfeld FW-H) nachgerechnet. Dabei wurde Wert auf eine Umsetzung der Simulationen im industriellen Umfeld gelegt. Dies betrifft insbesondere die Auflösung der turbulenten Grenzschicht mit LES. Es hat sich gezeigt, dass für den untersuchten Testfall die Vorhersage der Grenzschicht und damit die Wandschubspannungen stark von der Auflösung abhängen. Der Einfluss auf das abgestrahlte Geräusch ist dagegen gering. Mit dem gröber aufgelösten Modell wurde anschließend der Einfluss verschiedener Blattspitzenkonfigurationen untersucht. Dabei konnte durch eine Winglet Geometrie mit Radius auf der Druckseite und zur Saugseite verlängerter Schaufelspitze das aeroakustisch beste Ergebnis erzielt werden.Eine Reduktion des Geräusches kann auch mit verkleinerter Spaltweite erreicht werden. Das Winglet hat den Vorteil, dass größere Spaltweiten mit reduziertem Geräusch realisiert werden können, was für die Anwendung in Axialventilatoren von großer Bedeutung ist.