Computational Aeroacoustics (CAA)

Die Computational Aeroacoustics (CAA) umfasst numerische Verfahren zur Berechnung der Schallentstehung und -ausbreitung. Am TFD werden diese Verfahren zur Vorhersage des Schalltransports und der strömungsinduzierten Schallquellen in Turbomaschinen eingesetzt. Auf Basis dieser Erkenntnisse lassen sich lärmmindernde Maßnahmen entwickeln und optimieren.

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 Gif - Schallabstrahlung aus einer Verdichtereinlaufgeometrie Gif - Schallabstrahlung aus einer Verdichtereinlaufgeometrie
Schallabstrahlung aus einer Verdichtereinlaufgeometrie
Gif - Schallfeld in einer Rohrgeometrie Gif - Schallfeld in einer Rohrgeometrie Gif - Schallfeld in einer Rohrgeometrie
Schallfeld in einer Rohrgeometrie
Gif - Schalltransport in einer Turbinenkaskade Gif - Schalltransport in einer Turbinenkaskade 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.

ANSPRECHPARTNER

Mona Amer, M.Sc.
Gruppenleitung
Aeroakustik / Aeroelastik und Windenergie
Adresse
An der Universität 1
30823 Garbsen
Gebäude
Raum
202
Adresse
An der Universität 1
30823 Garbsen
Gebäude
Raum
202