Combined aeroacoustic and flow diagnostic analysis of the motion induced sound generation by an oscillating airfoil with active flap
Final Report Abstract
Ein Schwerpunkt in der Entwicklung moderner Windkraftanlagen liegt in dem Bereich der Aerodynamik. Dabei muss immer berücksichtigt werden, dass die Blätter während einer Umdrehung des Rotors, Bereiche mit ganz unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten durchlaufen und daraus resultierend, aus unterschiedlichen Richtungen angeströmt werden. Idealerweise sollte sich das Rotorblatt also während einer Umdrehung an diese sich periodisch ändernden Randbedingungen anpassen. Eine Möglichkeit der Adaption bieten variable Klappen an der Hinterkante des Rotorblattes, welche so auch aus der Tragflügelentwicklung im Flugzeugbau bekannt sind. Neben der Maximierung der Effizienz, ist die Minimierung der Schallabstrahlung und damit der Lärmbelastung ein Ziel der technischen Entwicklung von Windkraftanalagen. Um schon während der Entwurfsphase eines Rotorblattes Aussagen über die Effizienz und die Schallabstrahlung treffen zu können, müssen leistungsstarke Prognosewerkzeuge zur Verfügung stehen, welche die aerodynamischen und strömungsakustischen Phänomene mit der notwendigen Genauigkeit abbilden. Zur Verbesserung solcher Werkzeuge der Computersimulation und zum besseren Verständnis der physikalischen Phänomene an sich, soll das hier durchgeführte Projekt beitragen. Dafür wurden mehrere Windkanalversuche durchgeführt und ein experimentelles Verfahren angewendet und weiterentwickelt, welches die Messung in der Strömung und am umströmten Profil mit der akustischen Messung außerhalb der Strömung kombiniert. Mit Hilfe der Korrelation zwischen den somit erfassten Schwankungsgrößen können dann wichtige Zusammenhänge zwischen in der Strömung auftretenden Strukturen, den auf das umströmte Blatt wirkenden Kräften, und der Akustik im Fernfeld abgeleitet werden.
Publications
- Cross-correlation analysis of synchronized PIV and microphone measurements of an oscillating airfoil. Journal of Visualization, 21:381–395, 2018
Lars Siegel, Klaus Ehrenfried, Claus Wagner, Karen Mulleners, and Arne Henning
(See online at https://doi.org/10.1007/s12650-018-0473-7) - (2019) Role of an active trailing-edge flap of a pitching airfoil undergoing dynamic stall. The 72nd Annual Meeting of the American Physical Society’s Division of Fluid Dynamics, 23.-26. November 2019, Washington State Convention Center in Seattle, Washington, USA
He, Guosheng und Siegel, Lars und Henning, Arne und Mulleners, Karen
- Delay and Leading-Edge Suction for a Pitching Airfoil with Trailing-Edge Flap. AIAA Journal, 58(12):5146–5155, 2020
Guosheng He, Julien Deparday, Lars Siegel, Arne Henning, and Karen Mulleners
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Siegel, L. und He G. und Henning, A. und Mulleners K.
(See online at https://doi.org/10.18409/ispiv.v1i1.127) - Investigation of the acoustic particle velocity using synchronized non-invasive measurements in the near and far field of a turbulent flow. Journal of Sound and Vibration, 493:115820, 2021
Lars Siegel, Arne Henning, Klaus Ehrenfried, and Claus Wagner
(See online at https://doi.org/10.1016/j.jsv.2020.115820)
