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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.

Strömungssimulation in der Akustik
Möglichkeiten der Simulation

Aero Akustik

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

Vibroakustik

  • Lärmentstehung durch Vibrationen ohne Anregung durch z.B. Eigenfrequenzen und deren Vielfache

Unterwasserakustik

  • Lärmentstehung durch hydrodynamische Anregung
Mögliche Berechnungsmethoden

Direkte Berechnung (CAA)

  • Auflösung der akustischen Druckschwankungen direkt in der CFD Simulation

Akustische Analogie (FW-H)

  • Akustische Quellen werden der CFD-Simulation entnommen 
  • Analytische Berechnungen der Schallausbreitung von der Quelle zu beliebigen Empfängerpunkt
Anwendungen
  • Strömungsmaschinen
  • Innenraumakustik
  • Ventilgeräusche
  • Fahrzeug-Akustik
  • Akustik bei rotierenden Bauteilen (z.B. Messer, Schaufeln) 

Akustiksimulationen bei Strömungsmaschinen

Möglichkeiten der Simulation

  • Lüfter
  • Triebwerke
  • Windkraftanlagen
  • Gebläse
  • Verdichter
Simulation einer Strömung durch eine Niederdruckturbinenstufe
Strömung durch eine Niederdruckturbinenstufe

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
Simulation von Druckschwankungen im Nachlauf einer Niederdruckturbinenstufe
Druckschwankungen im Nachlauf einer Niederdruckturbinenstufe
ISO-Q-Criterion

Akustiksimulationen bei Fahrzeugen

Möglichkeiten der Simulation

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

Anwendung: Simulation der Motorinnendurchströmung

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

Akustiksimulationen bei Rasenmähern

  • Aeroakustische Analysen der Schallemitter und deren Optimierung
  • Abgleich mit Messungen und aufbau eines virtuellen Messer- und Gehäuseprüfstandes
BST_Viking_Simulation

Die Akustik-Berechnung erfolgte mittels der 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 Scheme rechts).

BST_Acoustic_Caption2

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