Verzeichnis der Formelzeichen und Abkürzungen .................. IX
1 Einleitung ................................................... 1
1.1 Begriffsklärung hybride Verfahren ....................... 1
1.2 Die Notwendigkeit hybrider Verfahren .................... 2
1.3 Überblick über verschiedene Kopplungsansätze ............ 5
1.3.1 Kopplung durch Volumenquellterme ................. 5
1.3.2 Gebietsfortsetzung - Oberflächenkopplung ......... 7
1.4 Hybride Verfahren in der Turbomaschinenakustik .......... 8
1.5 Zerlegung in aerodynamische und akustische Anteile ..... 11
1.6 Aufbau und Ziel der Arbeit ............................. 13
2 Numerische Verfahren zur Modellierung der Teilgebiete ....... 15
2.1 Quellgebiet ............................................ 16
2.1.1 Physikalischer Mechanismus der Schallerzeugung .. 16
2.1.2 Numerische Umsetzung: das CFD-Verfahrcn TRACE ... 19
2.2 Ausbreitungsgebiet ..................................... 21
2.2.1 Physikalische Mechanismen der
Schallausbreitung ............................... 21
2.2.2 Numerische Umsetzung: das CAA-Verfahren PIANO ... 22
2.3 Fernfeld ............................................... 24
2.3.1 Konvektives FW-H-Verfahren im Zeitbereich ....... 26
2.3.2 Konvektives FW-H-Verfahren im Frequenzbereich ... 29
2.3.3 Positionierung der Integrationsfläche ........... 30
2.4 Zusammenfassung ........................................ 32
3 Methoden zur Kopplung der Teilgebiete ....................... 33
3.1 Tiansfonnation der CFD-Daten ins ruhende Bezugssystem .. 35
3.2 Interpolation der Schwankungsgrößen .................... 37
3.3 Rekonstruktion der Schallquelle im Ringraum ............ 41
3.3.1 Modaler Ansatz nach Ovenden und Rienstra ........ 41
3.3.2 Umgang mit Wirbelstärkewellen ................... 47
3.3.3 Das erweiterte TPP-Verfahren (XTPP) ............. 52
3.4 Effiziente Anbindung des Fernfeldverfahrens ............ 59
3.4.1 FW-H-Formulierung für axialsymmetrische
Integrationsflächen ............................. 59
3.4.2 Validierung anhand analytischer Schallquellen ... 62
3.4.3 Eigenschaften des Verfahrens .................... 65
3.5 Zusammenfassung ........................................ 69
4 Anwendung auf realistische Konfigurationen .................. 71
4.1 Schallausbreitung im Einlaufkanal - DLR-UHBR
Gebläsestufe ........................................... 71
4.1.1 Berechnung der Schallerzeugung durch die
Gebläsestufe .................................... 74
4.1.1.1 Erzeugung eines geeigneten
Rechengitters .......................... 74
4.1.1.2 Strömungsfeld im Quellgebiet ........... 77
4.1.2 Berechnung der Schallausbreitung im
Einlaufkanal .................................... 80
4.1.2.1 Erzeugung eines geeigneten
Rechengitters .......................... 83
4.1.2.2 Analyse und Vergleich der Ergebnisse ... 84
4.2 Schallausbreitung im Nebenstromkanal - Rolls-Royce
Gebläsestufe ........................................... 87
4.2.1 Erzeugung eines geeigneten Rechengitters ........ 87
4.2.2 Aerodynamische Ergebnisse ....................... 90
4.2.3 Analyse des Druckfeldes ......................... 91
4.2.4 Vergleich mit experimentellen Daten ............. 96
4.3 Schallabstrahlung im Freifeld - offener gegenläufiger
Rotor AI-PX7 ........................................... 98
4.3.1 Erzeugung eines geeigneten Rechengitters ........ 99
4.3.2 Aerodynamische Ergebnisse ...................... 102
4.3.3 Projektion der Schwankungsgrößen ins
Fernfeld ....................................... 106
5 Schlussfolgerungen ......................................... 111
5.1 Zusammenfassung ....................................... 111
5.2 Diskussion ............................................ 113
5.3 Ausblick .............................................. 114
Literaturverzeichnis .......................................... 117
Abbildungsverzeichnis ......................................... 129
Tabellenverzeichnis ........................................... 131
A Von den Navier-Stokes-Gleichungen zu den Kanalmoden ........ 133
A.l Bilanzgleichungen aus Schade und Kunz [85] ............ 133
A.l.l Linearisierte Eulergleichungen ................. 133
A.l.2 Isentrope Strömungen ........................... 134
A.2 konvektive Wellengleichung ............................ 134
A.3 Allgemeine Lösung ..................................... 135
A.4 Schalldruckpegel und Schallleistungspegel ............. 136
A.5 Definition der konvektiven Wellenzahl ................. 137
B Nebenrechnungen zum FW-H-Verfahren ......................... 139
B.l Berechnung des Betrags des Emissionsvektors ........... 139
B.2 Analytische Lösung eines Monopols im Freifeld ......... 140
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