Drehton bei freilaufenden Rotoren von Axialventilatoren: Experimentelle und numerische Untersuchung der Entstehungsmechanismen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Carolus
• Fachliche Zuordnung: Strömungs- und Kolbenmaschinen
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 137115359

Die Geräuschminderung von Turbomaschinen erfordert ein grundlegendes Verständnis aller aeroakustischen Schallentstehungsmechanismen. Hier geht es um Drehtöne, die ohne Existenz von vor- oder nachgelagerten Streben, Leitschaufelreihen usw. bei einigen Axialventilatoren bislang unerklärbar auftreten. Ziele sind Klärung und Beschreibung des Entstehungsmechanismus dieser Drehtöne sowie neue Rechenmodelle. Drei Hypothesen zum Wirkmechanismus stehen im Raum: A: Großräumige, vordergründig nicht erkennbare Strukturen werden von außen angesaugt, B: Selbstinduktion von Wirbelstrukturen im Ansaugbereich, C: Induktion von Kopfspaltwirbeln und Interaktion mit Nachbarschaufeln. In der 1. Projektphase - d.h. in den ersten hier beantragten zwei Jahren - ist zum einen eine numerische Simulation des instationären und dreidimensionalen Stromfelds vorgesehen. Weitere Aussagen werden von drei ergänzenden Experimenten erwartet: Mittels Hitzdrahtanemometrie wird die angesaugte Luft auf großskalige turbulente Strukturen untersucht. Dabei wird die Zuströmung auch versuchsweise mit einem Turbulenzkontrollschirm homogenisiert. Die Strömung unmittelbar vor dem Rotor wird auf umfängliche modaler Strukturen mittels einer Koherenzanalyse überprüft - umfängliche Moden sind ein Indiz für selbstinduzierte Wirbel. Die Oberflächenwechseldrücke auf den rotierenden Schaufeloberflächen und deren räumliche Verteilung (akustische Dipolquellen) werden mit Miniaturdruckaufnehmern gemessen. Die Modellierung der Schallabstrahlung (d.h. ein komplettes akustisches Modell) ist für die 2. Projektphase im 3. Jahr vorgesehen, die später beantragt wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen