Akustische Wirkmechanismen eines Helmholtz-Resonator-Liners mit flexiblen Strukturelementen

• 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 416728553

Für die Lärmreduzierung von Flugzeugtriebwerken kommen so genannte Liner zum Einsatz, die bisher zumeist aus einer perforierten Wandauskleidung mit dahinter liegenden Hohlräumen bestehen. Zur weiteren Reduzierung des abgestrahlten Lärms ist eine Verbesserung bisheriger Linertechnologien hinsichtlich des wirksamen Frequenzbereiches aber auch für die Dämpfung tiefer Frequenzen erforderlich. In dem beantragten Vorhaben soll ein innovativer Ansatz zur Verbesserung der akustischen Dämpfung näher untersucht werden und das Gesamtsystem durch geeignete Modelle beschrieben werden: Unter Beibehaltung der klassischen Struktur eines Helmholtz-Resonator-Liners wird die steife Wandstruktur der Resonatorzelle durch einen biegeweichen Kunststoff mit intrinsischer Dämpfung ersetzt. Dem zu Grunde liegt die Annahme, dass durch die periodischen Druckänderungen in den Resonatorzellen die Zellwand zu Schwingungen angeregt werden kann und sowohl durch die Schwingung selbst als auch durch die materialinhärente Dämpfung der neuen Wandstruktur dem akustischen Schallfeld zusätzlich Energie entzogen wird.Die Wirksamkeit dieses Konzepts konnte bereits in Vorarbeiten experimentell bestätigt werden. Die genaue Wirkungsweise, die Beiträge der einzelnen physikalischen Mechanismen und die Wechselwirkung von mehreren Grundelementen konnten jedoch bisher nicht ausreichend untersucht werden. Durch detaillierte experimentelle Untersuchungen eines Grundelements (bestehend aus Resonator und zusätzlichem Rückvolumen) und begleitenden Simulationen sollen die physikalischen Mechanismen erfasst und mit einem geeigneten Modell abgebildet werden. Dabei ist insbesondere die räumliche Erfassung der Auslenkung der flexiblen Zwischenwand durch optische Messverfahren und die Erfassung des Druckfeldes im Resonator und im Rückvolumen erforderlich. Die anschließende Erweiterung der Untersuchung auf ein System aus mehreren Grundelementen unter Berücksichtigung der Interaktion benachbarter Elemente (z.B. über gemeinsame Rückvolumina) stellt die Grundlage zur Anwendung dieses Konzepts dar. Hier sind neben experimentellen - vorwiegend akustischen - Untersuchungen weitere Simulationen der verschiedenen denkbaren Konfigurationen geplant. Die geplante Anpassung und Erweiterung der Modellbeschreibung für ein System aus Grundelementen mit dem Ziel einer Impedanzbeschreibung des Gesamtsystems ist für die spätere Auslegung von derartigen Linern entsprechend der spezifischen Anwendung unbedingt erforderlich.

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