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Frank Kameier 2010 Folie 1 akustische Betrachtungsweise Konti-Gleichung Impuls-Gleichung 0 (reibungsfrei)(Erdbeschleunigung)

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1 Frank Kameier Folie 1 akustische Betrachtungsweise Konti-Gleichung Impuls-Gleichung 0 (reibungsfrei)(Erdbeschleunigung) 0

2 Frank Kameier Folie 2 akustische Wellengleichung Aus der Thermodynamik folgt, dass dieser Term nur einen Beitrag für anisentrope Strömungen und für Strömungen mit einer sich von der Ruheschallgeschwindigkeit a o unterscheidenden Schallgeschwindigkeit a liefert. Wellengleichung mit 2. Orts- und 2. Zeitableitung lineare partielle Differentialgleichung

3 Frank Kameier Folie 3 Lösung der akustischen Wellengleichung 3-dimensionale Wellenausbreitung axial - radial - azimutal

4 Frank Kameier Folie 4 Költzsch, HdT Aeroakustik 2006

5 Frank Kameier Folie 5 Reynoldszahl Strouhalzahl dimensionslose Anströmgeschwindigkeit (sofern Geometrie und Medium nicht variiert werden) dimensionslose Frequenz (sofern Geometrie nicht variiert wird)

6 Frank Kameier Folie 6 Zylinderumströmung

7 Frank Kameier Folie 7 Variation der Frequenz Quelle: Stüber,B., Untersuchung aerodynamisch erzeugter Schallfelder mit Hilfe der Modellmethode, Dissertation, TU München 1968.

8 Frank Kameier Folie 8 Tacoma-Bridge (1940) Kármánsche Wirbelstraße verursacht Strukturschwingung U 68 km/h

9 Frank Kameier Folie 9 Anordnung von Zylindern und Kármánschen Wirbelstraßen Blevins: Flow-Induced Vibration, 1990

10 Frank Kameier Folie 10 Ferrybridge (GB) Kühltürme (1965) Kármánsche Wirbelstraße verursacht Strukturschwingung

11 Frank Kameier Folie 11 Behinderung der Wirbelbildung Quelle: Blevins, Flow-Induced Vibration, 1990

12 Frank Kameier Folie 12 Behinderung der Wirbelbildung an der Blattspitze: Winglet gegen das Überströmen der Blattspitze. am Turm: Spirale gegen die Bildung von Kármánschen Wirbelstrassen Quelle: Mechanical Engineering, Vol.121, No.12, Dec 1999 Frank Kameier Aeroakustik, HdT Essen, FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik

13 Frank Kameier Folie 13 Eselsbrücke Schallleistung Akustik Strömungstechnik (Schallintensität) (a=Schallgeschwindigkeit)

14 Frank Kameier Folie 14 Zylinder-Platte Konfiguration D G Abstandvariation G ca mm (D=2 mm) f [Hz] Lp [dB]

15 Frank Kameier Folie 15 Iterationsschritt 2163

16 Frank Kameier Folie 16 Iterationsschritt 2163

17 Frank Kameier Folie 17 Iterationsschritt 2164

18 Frank Kameier Folie 18 Iterationsschritt 2165

19 Frank Kameier Folie 19 Iterationsschritt 2166

20 Frank Kameier Folie 20 Iterationsschritt 2167

21 Frank Kameier Folie 21 Iterationsschritt 2168

22 Frank Kameier Folie 22 Iterationsschritt 2169

23 Frank Kameier Folie 23 Iterationsschritt 2170

24 Frank Kameier Folie 24 Iterationsschritt 2171

25 Frank Kameier Folie 25 Iterationsschritt 2172

26 Frank Kameier Folie 26 Iterationsschritt 2173

27 Frank Kameier Folie 27 moderate Auflösung und schlechtes Netz 1,5 Millionen Elemente strömungsakustische Mode

28 Frank Kameier Folie 28 Zylinder-Platte-Konfiguration und rotierende Instabilitäten

29 Frank Kameier Folie 29 Frank Kameier FH Düsseldorf Michael Winkler FH Köln Strömungsakustische Potenzgesetze

30 Frank Kameier Folie 30 - nur Zylinder -

31 Frank Kameier Folie 31 Vergleich des Schalldrucks verschiedener Messaufbauten – seitliches Mikrofon

32 Frank Kameier Folie 32 - Zylinder / Platte -

33 Frank Kameier Folie 33 Frank Kameier FH Düsseldorf Michael Winkler FH Köln vermutlich zu leise Freistrahl – eher U^8 Zylinder U^6 Zylinder+Turbulenz eher U^8 vermutlich Abstand Zylinder / Platte nicht für lautesten Punkt angepasst (aerodynamische Wellenlänge passt nicht)

34 Frank Kameier Folie 34 Strömungsinduzierte Schwingung mit Feed-Back-Loop

35 Frank Kameier Folie 35 Vortex Hydro Energy (Michael Bernitsas, April 2010)www.memagazine.org

36 Frank Kameier Folie 36 Beispiel WKA -Behinderung der Wirbelbildung an der Blattspitze: Winglet gegen das Überströmen der Blattspitze. am Turm: Spirale gegen die Bildung von Kármánschen Wirbelstrassen Quelle: Mechanical Engineering, Vol.121, No.12, Dec 1999


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