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Aeroakustik / Aeroelastik und Windenergie

Arbeitsgruppe - Aeroakustik / Aeroelastik und Windenergie

Langzeitprognosen sagen für die kommenden Jahrzehnte eine stetige Zunahme des globalen Flugaufkommens voraus. Dies geht unmittelbar mit einer Erhöhung der Schadstoff- und Lärmemission einher, was die Entwicklung neuer Flugzeugkonzepte und neuer Antriebe erfordert.

Langzeitprognosen sagen für die kommenden Jahrzehnte eine stetige Zunahme des globalen Flugaufkommens voraus. Dies geht unmittelbar mit einer Erhöhung der Schadstoff- und Lärmemission einher, was die Entwicklung neuer Flugzeugkonzepte und neuer Antriebe erfordert.

Was wir machen

Die Arbeitsgruppe Aeroakustik & Aeroelastik und Windenergie beschäftigt mit aktuellen Fragestellungen in den Bereichen der Akustik und der Schwingungsmechanik von Strömungsmaschinen im Rahmen von sowohl öffentlich geförderten Projekten, als auch reinen Industrieaufträgen.

AEROAKUSTIK

Auf akustischer Seite werden die Schalltransport- und Entstehungsmechanismen in Turbinen und Verdichtern untersucht, numerisch simuliert und aeroakustischer Messverfahren entwickelt. Dem Institut stehen dazu mit einem speziell für Turbomaschinenanwendungen entwickelten aeroakustischen Windkanal, einem Luftturbinenprüfstand und zwei Axialverdichterprüfständen leistungsfähige Testmöglichkeiten zur Verfügung. Die numerische Untersuchungen (CFD/CAA) werden in enger Kooperation mit der Arbeitsgruppe numerische Methoden unter Verwendung von sowohl kommerzieller, als auch nicht-kommerzieller Simulationssoftware durchgeführt.

Weitere Aufgabenfelder sind die akustische Resonanz und die Untersuchung der Schallentstehungsmechanismen an Windenergieanlagen mit aktiven Hinterkanten.

AEROELASTIK

Der Bereich der Aeroelastik umfasst sowohl numerische Simulationen als auch experimentelle Untersuchungen in Verdichtern und Turbinen. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der Erforschung der wesentlichen aeroelastischen Effekte, insbesondere der Quantifizierung der aerodynamischen Dämpfung. Dazu werden etwa akustische Anregungseinheiten eingesetzt, die es ermöglichen gezielte Schwingungsformen in rotierenden Schaufelgittern von Verdichtern und Turbinen anzuregen, um anschließend deren Schwingungs- und Abklingverhalten zu vermessen. Zusätzlich werden Methoden entwickelt die durch aeroelastische Effekte verursachten Belastungen der Schaufelgitter möglichst genau vorhersagen zu können.

Im Bereich der Aeroelastik besteht eine enge universitätsinterne Zusammenarbeit mit dem Institut für Dynamik und Schwingungen.

WINDENERGIE

Für die Auslegung immer längerer und schlankerer Rotorblätter von Windenergieanlagen, gewinnen aeroelastische Fragestellungen zunehmend an Bedeutung. Um zukünftig die Zuverlässigkeit und Sicherheit von Windenergieanlagen weiter zu verbessern, liegt der Schwerpunkt der Arbeitsgruppe auf der aeroelastischen Modellierung und Simulation. Dabei werden sowohl vereinfachte Modelle für die Gesamtanlagensimulation entwickelt als auch probabilistische Verfahren eingesetzt, um den Einfluss von Unsicherheiten in der Auslegung zu untersuchen. Zur Validierung der aeroelastischen Simulationen wird zudem ein optisches Messsystem entwickelt, das die Rotorblattverformungen während des Betriebs im Freifeld aufnimmt. Darüber hinaus werden für aerodynamische Untersuchungen zwei- und dreidimensionale numerische Strömungssimulationen durchgeführt.

Gruppenleitung