Modale Größen und deren Nutzung zur Ermittlung der abgestrahlten Schallleistung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Steffen Marburg
• Fachliche Zuordnung: Akustik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 230029255

Schwingende Strukturen emittieren Schall. Ein Maß für diesen Schall ist die abgestrahlte Schallleistung. Die abgestrahlte Schallleistung eine globale Größe. Dadurch ist ihre Berechnung relativ aufwendig, insbesondere dann, wenn sie über einen großen Frequenzbereich hinweg benötigt wird. Das resultiert vor allem daraus, daß die Systemmatrizen für akustische Außenraumprobleme in vielen Fällen implizit frequenzabhängig sind, so dass sich modale Verfahren in Analogie zum Innenraumproblem bislang nicht durchsetzen konnten. Mit den frequenzabhängigen Moden der Schallabstrahlung (radiation modes) und den frequenzunabhängigen Eigenformen (normal modes) existieren zwei Formen von Moden, die als Basisfunktionen für die Berechnung der abgestrahlten Schallleistung verwendet werden können. Beide weisen Gemeinsamkeiten und Unterschiede auf, die bislang kaum analysiert wurden. Beide Modentypen eignen sich für den Einsatz bei der Berechnung über größere Frequenzbereiche und vor allem für Anwendungen in der Optimierung, wenn Strukturparameter angepasst werden und die Fluidgeometrie unverändert bleibt. Innerhalb des beantragten Projektes werden zunächst die Werkzeuge zur Berechnung frequenzabhängiger und frequenzunabhängiger Moden bereitgestellt. Im Anschluss daran werden die frequenzunabhängigen Moden detaillierter untersucht, um ein tieferes physikalisches Verständnis zu diesen zu erlangen. Diese Erkenntnisse lassen sich dann nutzen, um Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den beiden Modenformen herauszuarbeiten. Kernstück des Projekts ist ein Arbeitspaket, in dem Kriterien erarbeitet werden, nach denen man die frequenzunabhängigen Moden als mehr oder minder relevant für die abgestrahlte Schallleistung einordnet. Mit dem Wissen über die für die abgestrahlte Schallleistung relevanten Moden lässt sich eine modale Superposition sowohl für die Analyse über einen Frequenzbereich als auch in der Optimierung sehr gewinnbringend einsetzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen