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BTGNX: Windkanalexperiment zu kopfspaltströmungsinduzierter Geräuschentstehung – Teil 1: Numerische Ergebnisse (de)
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Abstract:
Der akustische Windkanal des DLR Braunschweig (AWB) eignet sich durch dessen geringes Maß an Hintergrundgeräusch und zahlreiche Instrumentierungsmöglichkeiten insbesondere zur Durchführung präziser, aeroakustischer Experimente. Ein ebensolches wird zur Erfassung des kopfspaltströmungsinduzierten Geräusches, wie es häufig bei axialen Turbomaschinen entsteht, im AWB aufgebaut und durchgeführt. Der Versuch wird von der Abteilung Technische Akustik des DLR Braunschweig gemeinsam mit dem Ventilatorhersteller ebm-papst geplant und trägt die Bezeichnung „Braunschweig Tip-Gap-Noise Experiment“ (BTGNX). Den erschwerten Untersuchungsbedingungen am realen Ventilator zufolge, insbesondere der Rotationsbewegung, wird im Experiment die Situation statisch nachgestellt, wobei der relevante Schallerzeugungsmechanismus erhalten bleibt und des Weiteren isoliert und parametrisch untersucht werden kann. Dies erfolgt anhand eines senkrecht in der Windkanalströmung aufgestellten, geraden Flügels, an dessen oberer Seitenkante mittels einer Gegenplatte ein variabler Kopfspalt eingestellt wird. Ferner verfügt der Aufbau über die Möglichkeit zur Anstellwinkelverstellung sowie der Anpassung der Windkanalgeschwindigkeit. Dieser Part eines zweiteiligen Beitrages zum BTGNX befasst sich mit der numerischen Nachrechnung des Experimentes mittels eines hybriden CFD-CAA-Verfahrens. Ausgehend von stationären Strömungssimulationen werden lokal stochastische Wirbelschallquellen synthetisiert, woraus das instantane, hydrodynamische Druckfeld abgeleitet wird. Einem hydrodynamic-acoustic splitting Ansatz folgend, wird die Statistik des daraus gebildeten akustischen Quellterms als Quellmetrik herangezogen, welche als Maß für die Schallentstehung einer jeweiligen Konfiguration dient.