Strömungsgeräusche und -dynamik

CAA an einem Flugzeugfahrwerk
© Fraunhofer IBP

CAA an einem Flugzeugfahrwerk

Lärmminderung und Produktoptimierung anhand moderner Simulations- und Messverfahren

Bei vielen technischen Anwendungen stellen Strömungsgeräusche die dominierende Lärmquelle dar. Vor diesem Hintergrund untersuchen unsere Experten strömungsinduzierte Geräusche experimentell sowie in numerischen CFD- (Computational Fluid Dynamics) und CAA-Simulationen (Computational Aero Acoustics). Auf dieser Basis leiten wir anschließend Verbesserungsvorschläge zur Lärmminderung und Produktoptimierung ab.

Produktoptimierung

Basierend auf messtechnischen Untersuchungen, Simulationen und unserem umfangreichen akustischen Know-how erarbeiten wir produktspezifische Verbesserungsvorschläge, die auf die anwendungsspezifischen Anforderungen des jeweiligen Kunden individuell abgestimmt sind. Im Rahmen von Projektarbeiten erstellen wir Funktionsmuster und Modelle und testen diese eingehend in unseren Prüflaboren.

Messtechnische Untersuchungen von Strömungsgeräuschen

In unserem Windkanal können unsere Experten Strömungsgeräusche von Kanal- und Rohrbauteilen aller Art (z. B. Drosselklappen, Ventile, Luftauslässe, Schalldämpfer, Wetterschutzgitter) systematisch messtechnisch untersuchen. Die Tests lassen sich sowohl an Originalbauteilen als auch an Modellaufbauten (Fassadenausschnitte, Fahrwerksmodelle usw.) durchführen.

Systeme mit eigenem integrierten Ventilator als Strömungserzeuger können je nach Anwendungsfall und Fragestellung unter diffusen Schallfeldbedingungen im Hallraum oder unter Freifeldbedingungen in Freifeldräumen aufgebaut, betrieben und untersucht werden. Zur Lokalisierung und Identifizierung dominierender Geräuschquellen kommen dabei u. a. Mikrofonarrays, akustische Kamerasysteme und Nahfeldholografie zum Einsatz.

Auf Basis der ermittelten Schallpegel und Spektren können wir Schallleistungsgrößen ableiten und fortführende Berechnungen bzw. Analysen durchführen, die die Grundlagen für die Erarbeitung von Verbesserungsvorschlägen bilden.

Für detaillierte messtechnische, strömungsdynamische Untersuchungen steht uns ein Particle-Image-Velocimetry-Messsystem (PIV) zur Verfügung.

Numerische Untersuchungen und Optimierung

Mit zunehmender Verfügbarkeit von Rechenleistung werden auch anspruchsvolle und rechenintensive numerische Simulationsmethoden wie numerische Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics, CFD) und numerische Aeroakustik (Computational Aero Acoustis, CAA) praktikable Werkzeuge, die messtechnische Analysen von Strömungsverläufen und -geräuschen sinnvoll ergänzen können.

Vor diesem Hintergrund haben wir in den letzten Jahren verstärkt Kompetenzen in der CAA- und CFD-Simulation aufgebaut. Bisher kamen diese Verfahren hauptsächlich im Rahmen von EU-geförderten »Clean Sky«-Forschungsprojekten bei Problemstellungen im Flugzeugbau zum Einsatz. Diese Kompetenzen übertragen wir auch erfolgreich auf andere Anwendungsgebiete des technischen Schallschutzes, sodass am Fraunhofer IBP Strömungsgeräusche sowohl messtechnisch als auch in Simulationen untersucht werden können, um Konzepte zur Optimierung von Produkten für unsere Kunden zu erarbeiten.