Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

© 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 1 Frank Kameier Professor für Strömungstechnik und Akustik Aerodynamische.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "© 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 1 Frank Kameier Professor für Strömungstechnik und Akustik Aerodynamische."—  Präsentation transkript:

1 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 1 Frank Kameier Professor für Strömungstechnik und Akustik Aerodynamische und akustische Grundbegriffe einfache Aerodynamik instationäre und turbulente Strömungen akustische Grundbegriffe Reynolds-Gleichung akustische Wellengleichung

2 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 2 Auftrieb und Bernoulli-Gleichung Quelle: WDR, Quarks, 6/1999,

3 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 3 Bernoulli-Gleichung 1-dimensionale Stromfadentheorie mechanische Energiebilanz gültig nur für inkompressible Medien stationäre Strömungen reibungsfreie Strömungen im Schwerefeld der Erde hinsichtlich akustischer Anwendungen

4 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 4 Momentanwert=Mittelwert + Schwankungsgröße [ V ] [V DC ] [V AC ] Instationäre Aerodynamik zeitliche Schwankungsgrößen

5 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 5 laminare und turbulente Strömung (Reynoldscher Farbfadenversuch) Quelle: Liggett, Caughey, Fluid Mechanics - An Interactive Text, ASME 1998

6 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 6 laminare und turbulente Strömung (Reynoldscher Farbfadenversuch) Quelle: Liggett, Caughey, Fluid Mechanics - An Interactive Text, ASME 1998

7 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 7 Reynoldszahl c = charakteristische Geschwindigkeit D= charakteristischer Durchmesser = kinematische Zähigkeit laminares und turbulentes Rohrströmungsprofil U~r 1/7 U~r 2

8 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 8 zeitliche Schwankungsgrößen allgemeine Rechenregeln

9 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 9 Beispiel: Prandtlsches Staurohr in turbulenter Strömung 0

10 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 10 Schalldruck und Schallschnelle Schalldruckpegel (menschliche Hörschwelle bei 1000 Hz)

11 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 11 Effektivwert Schalldruckpegel

12 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 12 Schallintensität Schallgeschwindigkeit für ideale Gase Energieflußdichtevektor Energiesatz h=spez.Enthalpie Schallleistung

13 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 13 Eselsbrücke Schallleistung Akustik Strömungstechnik (Schallintensität) (a=Schallgeschwindigkeit)

14 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 14 Kalkül wird aufwendig für die Berechnung mehrdimensionaler Strömungen mit Abhängigkeit der Geschwindigkeit c von t, x, y,z

15 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 15 Kontinuitätsgleichung - Massenerhaltungssatz Strömungsgeschwindigkeit Dichte ideale Gasgleichung

16 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 16 lokale und konvektive Beschleunigung - Ableitungen nach der Zeit lokale Beschleunigung konvektive Beschleunigung substantielle Beschleunigung = nicht linear 2 1

17 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 17 Impulsgleichung inkompressible Strömung Zähigkeit konstant 0 Beschleunigung Erdbeschleunigung Druck Reibung (Navier-Stokes-Gleichung)

18 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 18 Reynoldsgleichung Impulssatz für inkompressible newtonsche Fluide (Navier-Stokes-Gleichung) Mittelwerte und Schwankungsgrößen

19 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 19 Reynoldsgleichung turbulente Zähigkeit Turbulenzmodelle etc. zeitliche Mittelung der Gleichung Konti-Gl. und Produktregel rückwärts nicht lineare partielle Differentialgleichung mit Orts- und Zeitabhängigkeit

20 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 20 Auflösung Netz 1,5 Millionen Elemente

21 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 21 Iterationsschritt 2163

22 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 22 Iterationsschritt 2164

23 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 23 Iterationsschritt 2165

24 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 24 Iterationsschritt 2166

25 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 25 Iterationsschritt 2167

26 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 26 Iterationsschritt 2168

27 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 27 Iterationsschritt 2169

28 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 28 Iterationsschritt 2170

29 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 29 Iterationsschritt 2171

30 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 30 Iterationsschritt 2172

31 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 31 Iterationsschritt 2173

32 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 32 Stationäre versus transiente Rechnung PC, 64 Bit, 1 Prozessor 2,4 GHz = 1 Lizenz, 8 GByte RAM stationär = in ANSYS CFX eher unkontrollierte, aber große Zeitschritte - Einstellmöglichkeiten Physical Timescale oder Auto Timescale stationärinstationär höhere örtliche Auflösung durch feineres Gitter möglich höhere absolute Genauigkeit gute Widergabe der Strömungstopologie ca. 6-fache Rechenzeit 2 Stunden Rechenzeit bei 3 Mio. Elementen 2+12 Stunden Rechenzeit aufbauend auf stationärer Lösung

33 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 33 akustische Betrachtungsweise Konti-Gleichung Impuls-Gleichung 0 (reibungsfrei)(Erdbeschleunigung) 0

34 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 34 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

35 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 35 Lösung der akustischen Wellengleichung 3-dimensionale Wellenausbreitung axial - radial - azimutal

36 © 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 36 Zusammenfassung


Herunterladen ppt "© 2011 Frank Kameier – HdT Aeroakustik - Grundbegriffe duesseldorf.de 1 Frank Kameier Professor für Strömungstechnik und Akustik Aerodynamische."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen