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Auslegung eines Prüfstandes zur aeroakustischen Untersuchung von rotierenden Turbinenstufen (de)
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Abstract:
Die europäischen Zukunftsvisionen für die Luftfahrt (Flightpath 2050) strebt für neue Flugzeugtypen eine Reduktion der Lärmemissionen um 65 % gegenüber dem Jahr 2000 an. Diese kann nur durch eine signifikante Lärmreduktion der Triebwerke realisiert werden. Das Institut für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik (TFD) der Leibniz Universität Hannover arbeitet an der Validierung und Optimierung von Auslegungswerkzeugen zur realitätsnahen Modellierung der Schallentstehung und -ausbreitung in Turbomaschinen unter der Nutzung hochwertiger experimenteller Daten.Dazu betreibt das TFD einen aeroakustischen Windkanal (AWT). In diesem lassen sich unter akustisch optimierten Randbedingungen synthetische Schallfelder auf eine homogene Strömung aufprägen. Aktuell können jedoch nur Statorreihen untersucht werden. Um die Turbinenakustik unter realitätsnahen Randbedingungen zu untersuchen, wird der Prüfstand nun auf eine rotierende 1 ½-stufige Niederdruckturbinen-Konfiguration erweitert. Durch instationäre Druckaufnehmer kann das akustische Transmissions- und Reflexionsverhalten messtechnisch erfasst werden. Zusätzlich wird durch den Einsatz drucksensitiver Farbe die flächige Messung instationärer Oberflächenschalldrücke in Turbomaschinen erprobt.In dieser Arbeit werden die aeroakustische Rotorauslegung und die Testkammer zur Erprobung der drucksensitiven Farbe vorgestellt. Dabei zeigen die numerischen Ergebnisse, dass die relevanten Frequenzen abgebildet werden und somit im Experiment untersucht werden können. Die in der Testkammer durchgeführten experimentelle Untersuchung zeigen, dass mit dem gewählten Aufbau die gesamte Schaufeloberfläche vermessen werden kann.