Strömungssimulationen in der Akustik

Numerische Strömungssimulationen im Bereich der Aero-Akustik helfen schon früh in der Entwicklungsphase ein lärmarmes Produkt zu entwerfen. Dies hilft Zeit und Kosten zu sparen.

Akustische Berechnungen beschäftigen sich mit der Schallentstehung, Schalloptimierung und Schallvermeidung.

Der Output der Simulation ist der Schalldruckverlauf an einem gewünschten Empfängerpunkt. Dieses Signal wird anschließend im Hinblick auf Schalldruckpegel und Frequenzen analysiert. Dabei können die wichtigsten Lärmquellen der Anwendung identifiziert und entsprechend optimiert bzw. vermieden werden. Bei Bedarf können auch Messungen vor Ort durchgeführt werden und diese mit den Simulationen evaluiert werden.

bionic surface technologies kann dabei auf langjährige Erfahrung in verschiedensten Anwendungsbereichen verweisen.

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Möglichkeiten der Simulation

 

  • Aero-Akustik

Lärmentstehung durch Zuströmungen, Grenzschichten, Wirbelablösungen
Hauptvorkommen bei Lüfter, Rotoren, Hindernissen, Kanal, Schalldämpfer, Spalte

  • Vibroakustik

Lärmentstehung durch Vibrationen oder Anregung durch z.B. Eigenfrequenzen und deren Vielfache

  • Unterwasserakustik

Lärmentstehung durch hydrodynamische Anregung

Mögliche Berechnungsmethoden

 

Auflösung der akustischen Druckschwankungen direkt in der CFD-Simulation

Akustische Quellen werden der CFD-Simulation entnommen
Analytische Berechnungen der Schallausbreitung von der Quelle zu beliebigen Empfängerpunkt

Anwendungen von Akustik-Simulationen

Akustiksimulationen bei Strömungsmaschinen

Strömung durch eine Niederdruckturbinenstufe

Möglichkeiten der Simulation

  • Lüfter
  • Triebwerke
  • Windkraftanlagen
  • Gebläse
  • Verdichter

Anwendung: Simulation einer Niederdruckturbinenstufe

  • Analyse der Geräuschemissionen im Triebwerk
  • Auflösung der akustischen Druckschwankungen
  • Untersuchung der Blattfolgefrequenzen und des Breitbandlärms
  • Berechnung mittels FW-H – Akustische Analogie
Druckschwankungen im Nachlauf einer Niederdruckturbinenstufe
ISO-Q-Criterion

Akustiksimulationen bei Fahrzeugen

Möglichkeiten der Simulation

  • Anbauteile wie Antenne, Spiegel, Scheibenwischer, Dachträger, Schiebedach
  • Klimaanlage und Lüfter
  • Seitenfensterwummern
  • Ventilgeräusche
  • Innenraumakustik
  • Motordurchströmung
  • Gesamtfahrzeugsimulation

Anwendung: Simulation der Motorinnendurchströmung

  • Analyse der Geräuschquellen bei der Motorinnendurchströmung
  • Gesamtfahrzeugsimulation
  • Berechnung mittels CAA – Direkte Akustik

Akustiksimulationen bei Rasenmähern

  • Aeroakustische Analysen der Schallemitter und deren Optimierung
  • Abgleich mit Messungen und Aufbau eines virtuellen Messer- und Gehäuseprüfstands
Die Akustik-Berechnung erfolgte mittels der Berechnungsmethode FW-H Akustische Analogie. Dabei wurden die akustischen Quellen der CFD-Simulation entnommen und analytische Berechnungen der Schallausbreitung von der Quelle zu einem beliebigen Empfängerpunkt durchgeführt (siehe Schema rechts).

Output

  • Drehklang (BPF – Blade-Passing-Frequency)
  • OASPL (Overall-Sound-Pressure-Level)
  • Breitbandlärm (broadband)
  • SPL (Sound-Pressure-Level)

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