Modellierung und Berechnung von Plattenresonator-Schalldämpfern

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ennes Sarradj, seit 9/2023
• Fachliche Zuordnung: Akustik ; Leichtbau, Textiltechnik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 416728326

Schalldämpfer sind Bauteile oder Vorrichtungen, welche die Schallausbreitung in Strömungskanälen behindern. Damit sind sie für die Minderung von Lärm auf dem Ausbreitungsweg von entscheidender Bedeutung und werden für sehr unterschiedliche Anwendungen wie beispielsweise die Lärminderung bei Flugzeugtriebwerken, in Lüftungs- und Klimaanlagen, bei Abgasanlagen von Motoren und Gasturbinen und vielen weiteren eingesetzt. Es gibt verschiedene physikalische Wirkprinzipien, die alle eine von der Frequenz abhängige Durchgangsdämpfung hervorrufen. Für die meisten Anwendungen ist eine über einen großen Frequenzbereich hinweg vorhandene Durchgangsdämpfung wichtig. Bis heute stellt jedoch eine effektive breitbandige Schalldämpfung bei tiefen Frequenzen eine große Herausforderung dar. Es sind dafür stets große Zugeständnisse hinsichtlich der erforderlichen Baugröße, dem Einfluss auf die Strömung im Kanal sowie den Kosten notwendig. Das wesentliche Ziel des Vorhabens besteht in einem genauen Verständnis der Wirkungsweise von Schalldämpfern, bei denen Plattenresonatoren als schalldämpfende Kanalwandauskleidungen in Strömungskanälen verwendet werden. Anders als viele andere Konzepte bieten sie eine geschlossene, glatte Oberfläche und reagieren tieffrequent und bei entsprechender Auslegung auch breitbandig. Bisherige Auslegungen für die Anwendung erfolgen jedoch ausschließlich empirisch. Es wird daher angestrebt, ein analytisches Berechnungsmodell zu entwickeln, das die zugrundeliegenden physikalischen Wirkmechanismen und Parameterabhängigkeiten offenlegt und dadurch eine zielgerichtete Auslegung und Ausschöpfung des Potentials derartiger Schalldämpfer ermöglicht. Weiterhin sollen mehrschichtige Plattenresonatoren untersucht werden, um herauszufinden, ob und inwieweit benachbarte oder mehrschichtige, unterschiedlich abgestimmte Plattenresonatoren die Durchgangsdämpfung verbessern können. Schließlich ist vorgesehen, den Einfluss der Strömung auf die Wirksamkeit des Plattenresonator-Schalldämpfers zu modellieren. Das analytische Berechnungsmodell soll anhand von Messdaten sowie anhand von Ergebnissen eines deutlich rechenaufwändigeren numerischen Modells validiert werden.Die Bedeutung des Vorhabens liegt darin, eine Möglichkeit zur präzisen, zielgerichteten Auslegung von Plattenschalldämpfern zu entwickeln, die in erster Linie neue Anwendungsgebiete von Schalldämpfern erschließen kann, in denen bislang Schalldämpfung mit konventionellen Konzepten nicht oder nur eingeschränkt möglich war. So werden auch weitere, nicht akustische Vorteile dieses Schalldämpferkonzepts nutzbar.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Lars Enghardt, bis 9/2023