CAA – Institut für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik

Beschreibung

Für die akustische Simulation wird ein hybrider Ansatz verwendet. Dazu wird zuerst das Strömungsfeld mittels einer stationären oder instationären CFD-Simulation bestimmt. Deren Lösung enthält sowohl die konvektiven Transportinformationen der Grundströmung, als auch die Turbulenzinformationen, aus denen sich anschließend die Schallquellen modellieren lassen. Für die Berechnung des akustischen Feldes dient die Strömungslösung als Eingangsgröße für das CAA-Verfahren. Dabei lässt sich der reine Schalltransport durch die akustische Domäne mit verschiedenen Ansätzen wie z. B. den linearisierten Eulergleichungen (LEE) oder den Akustischen Störungsgleichungen (APE) berechnen. Eine Abgrenzung von CAA und CFD wird hauptsächlich auf Basis der Längenskalen getroffen. Mit CFD berechnete hydrodynamsiche Störungen bewegen sich konvektiv mit der Strömungsgeschwindigkeit, während sich akustische Störungen mit Schallgeschwindigkeit ausbreiten.

Wir haben je nach Anwendungsbereich die Möglichkeit verschiedene Softwarepakete zu nutzen, um CAA-Verfahren zu berechnen.

Gif - Schallabstrahlung aus einer Verdichtereinlaufgeometrie — Schallabstrahlung aus einer Verdichtereinlaufgeometrie

Gif - Schallfeld in einer Rohrgeometrie — Schallfeld in einer Rohrgeometrie

Gif - Schalltransport in einer Turbinenkaskade — Schalltransport in einer Turbinenkaskade

Einsatzgebiete

Schaufelkaskaden
Rohrleitungen
Triebwerkseinläufe

Softwarepakete

PIANO

Bei PIANO (Perturbation Investigation of Aerodynamic Noise, DLR) handelt es sich um ein Finite-Differenzen basiertes Verfahren, das die Schallerzeugung und den Schalltransport in einer inhomogenen Strömung simuliert. Die Berechnungen erfolgen im Zeitbereich, wobei sowohl tonaler als auch Breitbandlärm berechnet werden können. PIANO wird am TFD unter anderem für die Berechnung des Schalltransports in Schaufelkaskaden und Verdichtereinläufen verwendet.
COMSOL Multiphysics

COMSOL ist eine Finite-Elemente-Methode (FEM), die für einfache Anwendungsfälle im Zeit- oder Frequenzbereich geeignet ist.
linearTRACE

Bei linearTRACE (Turbomachinery Research Aerodynamic Computational Environment, DLR) handelt es sich um ein Finite-Volumen-Verfahren, das turbomaschinenspezifische akustische Problemstellungen im Frequenzbereich löst.