Strömungsdiagnostische Untersuchung der Schallentstehung am oszillierenden Flügelprofil mit aktiver Hinterkantenklappe

• Antragsteller: Dr.-Ing. Arne Henning
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 321813351

Bei einer Vielzahl derzeit relevanter aeroakustischen Fragestellungen ist die aerodynamische Schallentstehung an Flügelprofilen mit instationärer Änderung des Anstellwinkels von entscheidender Bedeutung. Beispiele dafür sind umströmte Rotorblätter von pitchgeregelten Windenergieanlagen und aktive Hinterkantenklappen zur Strömungskontrolle. Durch die Bewegung der Blätter oder Flügel variieren die Trajektorien der schallverursachenden Strömungsstrukturen und es kommt darüber hinaus zu einer Interaktion dieser Strömungsstrukturen mit dem sich bewegenden Flügel. Dies erschwert sowohl die Lokalisierung und Charakterisierung der Schallquelle als auch die Modellierung der Schallentstehung.Im Rahmen des hier beantragten Vorhabens soll die von einem der Antragsteller kürzlich entwickelte strömungsdiagnostische Methodik zur experimentelle Untersuchung der Schallentstehung an feste Objekten weiterentwickelt werden, und für die Untersuchung der Schallentstehung an bewegten Flügeln zur Anwendung gebracht werden.Die Methodik kombiniert Mikrofon-Messungen im akustischen Fernfeld mit Strömungsfeldmessungen im Nahfeld und liefert Erkenntnisse über die räumliche und zeitliche Entwicklung der schallverursachenden Strömungsstrukturen.Das Verfahren basiert auf der Berechnung des Korrelationskoeffizienten zwischen turbulenten Strömungsschwankungen und den durch diese verursachten Druckschwankungen, welche sich als Schallwellen in das akustische Fernfeld ausbreiten. Durch eine Raum-Zeit-Analyse der resultierenden Koeffizientenmatrix lassen sich die Trajektorien der aeroakustisch relevanten Strömungsstrukturen identifizieren. Die Neuheit im diesen Vorhaben besteht darin, anhand dieser Methodik die Schallentstehung in der komplexen Strömung um einen sich bewegenden Flügel mit variabler Hinterkantenklappe zu Untersuchen. Die Korrelationskoeffizienten werden durch die Flügelbewegung stark beeinflusst. Um trotz der komplexe Strömungssituation eine eindeutige Interpretation der Korrelationskoeffizienten und darauf basierende Charakterisierung der Schallentstehung und -Ausbreitung zu ermöglichen, ist eine detaillierte Analyse der charakteristischen kohärente Strömungsstrukturen und deren Dynamik notwendig.Das Endziel dieses Vorhaben ist es, einen Beitrag für ein künftiges, verbessertes Vorhersagemodell für aerodynamisch induzierten Schall an bewegenden Flügeln zu liefern. Dies soll sowohl die aerodynamische Charakterisierung der Lärmquelle als auch die durch die Bewegung beeinflusste Schallausbreitung umfassen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Partnerorganisation: Schweizerischer Nationalfonds (SNF)
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr.-Ing. Karen Mulleners