Reduced-Order Modellierung der Schallentstehung an Freistrahlen durch einen abbildungsbasiert stochastichen Anstaz

• Antragsteller: Dr.-Ing. Sparsh Sharma, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 470140627

Düsentriebwerke erzeugen auf unterschiedliche Weise Geräusche. Dieses Geräusch kommt jedoch hauptsächlich von dem Hochgeschwindigkeitsabgasstrom, der die Düse am Heck des Triebwerks verlässt. Und Flugzeuge sind am lautesten, wenn sie sich langsam bewegen, z. B. beim Start oder bei der Landung. Wenn der Abgasstrom auf relativ ruhige Luft trifft, entsteht eine enorme Scherung, die schnell instabil wird. Die Bewertung der Leistung neuer geräuschreduzierender Konzepte hängt entscheidend von robusten, aber wirtschaftlichen numerischen Methoden zur Modellierung der Quellenmechanismen der akustischen Prozesse in den relevanten Machzahlflussregimen ab. Der Zweck dieses Forschungsvorschlags besteht darin, ein besseres Verständnis des fehlenden Rauschens im Bereich der Hochfrequenzen zu erlangen, das eine hohe Störstrafe und Vorhersagen der begrenzten Frequenzbandbreite aufweist, und ein Simulationswerkzeug zu entwickeln, um dasselbe vorherzusagen. Dieser Vorschlag trägt über einen kartenbasierten stochastischen Modellierungsansatz reduzierter Ordnung zu letzterem bei.Die Simulation eines komplexen Phänomens wie Jet-Turbulenzen erfordert die Verwendung eines extrem hochauflösenden Netzes zur Darstellung der Dynamik. Eine typische Simulation könnte 500 Millionen Gitterpunkte haben. Multiplizieren Sie dies mit fünf, um Druck, Dichte und drei Geschwindigkeitskomponenten zu berücksichtigen und die Strömung an jedem Gitterpunkt zu beschreiben. Dies entspricht Milliarden von Freiheitsgraden oder der Anzahl von Variablen, die ein Computer verwendet, um das Rauschen eines einzelnen idealisierten Strahls zu simulieren. Die wichtige Frage, die sich hier stellt, ist, ob der aktuelle Status dieser erschwinglichen hochauflösenden numerischen Simulationen weiterentwickelt werden kann, um die verbleibenden Fragen zum Jet-Rauschen zu beantworten. In der vorgeschlagenen Forschung schlage ich die Entwicklung eines Modellierungsansatzes reduzierter Ordnung vor, der eine einzigartige Möglichkeit bietet, detaillierte und aufgelöste Physik einzubeziehen, um die Genauigkeit der Simulationsergebnisse auf dieser Ebene zu erhöhen.Das Ergebnis der beabsichtigten Forschung wird ein wissenschaftlich fundiertes Jet-Noise-Vorhersagemodell sein, das ein synthetisches Druckfeld umfasst, das durch das Modell reduzierter Ordnung erzeugt wird. Im weiteren Sinne dürfte die Forschung eine zuverlässige Vorhersage des Druckfeldes eines turbulenten Strahls zeigen, deren Auswirkungen weit über den Rahmen der vorliegenden Studie hinausgehen.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle