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

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Plattenresonator bieten als schalldämpfende Wandauskleidung in Kanälen neben der akustischen Wirkung verschiedene Vorteile. Aufgrund ihrer glatten undurchlässigen Oberfläche sind sie unempfindlich gegenüber Verunreinigungen und bieten der Kanalströmung wenig Angriffsfläche. Auch wenn sie seit langer Zeit zum Einsatz kommen, besteht nach wie vor ein mangelndes Verständnis der physikalischen Wirkungsweise und es fehlen Werkzeuge zur gezielten Auslegung. Das Forschungsvorhaben beschäftigte sich daher mit der dreidimensionalen Weiterentwicklung eines semi-analytischen Modells zur Berechnung der Dämpfungswirkung von Plattenresonatoren. Dies konnte erfolgreich umgesetzt und mit numerischen und experimentellen Untersuchungen ergänzt und validiert werden. Darauf aufbauend wurde das Modell so erweitert, dass auch die Berechnung segmentierter Plattenresonator-Schalldämpfer möglich ist. Auch diese Erweiterung konnte erfolgreich numerisch und experimentell validiert werden. Mit dem semi-analytischen Modell wurden anschließend Untersuchungen zum Einfluss der Geometrie­ und Materialparameter durchgeführt. So konnten Designrichtlinien abgeleitet werden, um beispielsweise durch verschiedene Materialien oder Kammerhöhen unterschiedliche Frequenzbereiche zu adressieren. Auch das Verhalten bei überlagerter Grundströmung kann mit dem semi-analytischen Modell abgebildet werden und wurde experimentell eingehend untersucht. Dabei zeigten sich gute Übereinstimmungen. Auch die Rückwirkung der schwingenden Platte auf die Kanalströmung wurde untersucht, welche jedoch keine signifikanten Auswirkungen zeigte. Um die Eignung des semi-analytischen Modells zur gezielten Auslegung von Plattenresonatoren zu demonstrieren, wurde ein Differntial-Evolution-Optimierungsalgorithmus angewandt, um entsprechend gewählter Zielfunktionale optimierte Plattenresonator-Schalldämpfer zu berechnen. Insgesamt konnte so gezeigt werden, dass die Erweiterungen des semi-analytischen Modells gute Ergebnisse liefern, die es möglich machen, das Modell auch zur gezielten Auslegung zu verwenden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• ,Dreidimensionale Modellierung von Plattenschalldämpfern". In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2022, 48. Jahrestagung für Akustik. Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA), 2022. ISBN: 978-3-939296-20-1
  Vincent Radmann; Simon Jekosch & Ennes Sarradj
  
• Experimental and Numerical Investigation of Novel Acoustic Liners and Their Design for Aero-Engine Applications. Aerospace, 10(1), 5.
  Neubauer, Moritz; Genßler, Julia; Radmann, Vincent; Kohlenberg, Fleming; Pohl, Michael; Böhme, Kurt; Knobloch, Karsten; Sarradj, Ennes; Höschler, Klaus; Modler, Niels & Enghardt, Lars
  
• Material Selection Process for Acoustic and Vibration Applications Using the Example of a Plate Resonator. Materials, 15(8), 2935.
  Neubauer, Moritz; Schwaericke, Felix; Radmann, Vincent; Sarradj, Ennes; Modler, Niels & Dannemann, Martin
  
• ,,Modellierung von Plattenschalldämpfern mit mehreren Kammern". de. In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2023, 49. Jahrestagung für Akustik. Deutsche Gesellschaft für Akustik e. V. (DEGA), 2023. ISBN: 978-3-939296-21-8
  Vincent Radmann & Ennes Sarradj
  
• Experimental and Numerical Analysis of the Vibro-Acoustic Behavior of a Helmholtz Resonator with a Flexible Wall. AIAA AVIATION 2023 Forum.
  Kohlenberg, Fleming; Radmann, Vincent; Genßler, Julia; Enghardt, Lars & Knobloch, Karsten
  
• Modeling of a 3D Plate Resonator Liner and Comparison to Numerical and Experimental Investigations. AIAA AVIATION 2023 Forum.
  Radmann, Vincent; Kohlenberg, Fleming & Sarradj, Ennes
  
• ,,Optimierung der Kammergeometrie von Plattenresonator-Schalldämpfern". In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2024, 50. Jahrestagung für Akustik. Deutsche Gesellschaft für Akustik e. V. (DEGA), 2024
  Simon Jekosch; Vincent Radmann & Erik W. Schneehage u. a.
  
• ,,Überströmte Plattenresonator-Schalldämpfer - analytische und experimentelle Untersuchungen". In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2024, 50. Jahrestagung für Akustik. Deutsche Gesellschaft für Akustik e. V. (DEGA), 202
  Vincent Radmann; Fleming Kohlenberg & Julia Genßler u. a.
  
• Acouplasi v24.04
  Vincent Radmann; Felix Schwäricke & Simon Jekosch u. a.