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© Frank Kameier Folie 1 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Zur Herkunft der akustischen Gleichungen Die Akustik wird.

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Präsentation zum Thema: "© Frank Kameier Folie 1 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Zur Herkunft der akustischen Gleichungen Die Akustik wird."—  Präsentation transkript:

1 © Frank Kameier Folie 1 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Zur Herkunft der akustischen Gleichungen Die Akustik wird in der Sprache der Physik, der Elektrotechnik und der allgemeinen Mechanik vermittelt.

2 © Frank Kameier Folie 2 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik „Sprachen“ der Akustik

3 © Frank Kameier Folie 3 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Verknüpfung zur Strömungsmechanik … instationäre Strömungen turbulente Strömungen Gasdynamik / Thermodynamik

4 © Frank Kameier Folie 4 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik laminare und turbulente Strömung (Reynoldscher Farbfadenversuch) Quelle: Liggett, Caughey, Fluid Mechanics - An Interactive Text, ASME 1998 laminar  periodisch (instabil)  turbulent Re<2000 (bis zu 40000) Re  2300 Re>2300 Reynolds.wmf

5 © Frank Kameier Folie 5 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik laminare und turbulente Strömung (Reynoldscher Farbfadenversuch) Quelle: Liggett, Caughey, Fluid Mechanics - An Interactive Text, ASME 1998

6 © Frank Kameier Folie 6 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik zeitliche Schwankungsgrößen allgemeine Rechenregeln

7 © Frank Kameier Folie 7 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Beispiel: Prandtlsches Staurohr in turbulenter Strömung 0

8 © Frank Kameier Folie 8 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Schalldruck und Schallschnelle Schalldruckpegel (menschliche Hörschwelle bei 1000 Hz)

9 © Frank Kameier Folie 9 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Effektivwert Schalldruckpegel

10 © Frank Kameier Folie 10 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik

11 © Frank Kameier Folie 11 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik TA Lärm – Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm http://de.wikipedia.org/wiki/TA_L%C3%A4rm

12 © Frank Kameier Folie 12 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Das menschliche Ohr – Quelle: Löwenzahn

13 © Frank Kameier Folie 13 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Schallintensität Schallgeschwindigkeit für ideale Gase Energieflußdichtevektor Energiesatz h=spez.Enthalpie Schallleistung

14 © Frank Kameier Folie 14 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Kalkül wird aufwendig für die Berechnung mehrdimensionaler Strömungen mit Abhängigkeit der Geschwindigkeit c von t, x, y

15 © Frank Kameier Folie 15 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Wirbelschleppen - instationäre und turbulente Strömungen Quellen: WDR, Quarks, 6/1999, http://www.quarks.de/fliegen2/00.htm M.Schober, http://obiwan.pi.tu-berlin.de/M.Schober/wjallcases/acoustic.mpeg

16 © Frank Kameier Folie 16 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Wirbelbildung in Scherströmungen Quelle: M.Schober, http://obiwan.pi.tu-berlin.de/M.Schober/wjallcases/acoustic.mpeg http://elecpress.monash.edu.au/ijfd/1999_vol3/paper1/a_visualisation_study.html (mit akustischer Anregung)

17 © Frank Kameier Folie 17 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik akustische Betrachtungsweise Konti-Gleichung Impuls-Gleichung 0 (reibungsfrei)(Erdbeschleunigung) 0

18 © Frank Kameier Folie 18 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Lösung der akustischen Wellengleichung 3-dimensionale Wellenausbreitung axial - radial - azimutal

19 © Frank Kameier Folie 19 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Darstellung über Ort und Zeit

20 © Frank Kameier Folie 20 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Abtastrate – Matlab-Beispiel

21 © Frank Kameier Folie 21 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik

22 © Frank Kameier Folie 22 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Eselsbrücke „Schallleistung“ Akustik Strömungstechnik (Schallintensität) (a=Schallgeschwindigkeit)

23 © Frank Kameier Folie 23 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Schallleistung (a=Schallgeschwindigkeit) Schallintensität

24 © Frank Kameier Folie 24 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Herleitung der Schallintensität - Wichtige Grundlage der Schallleistungsmessung mittels Intensitätsmesstechnik!

25 © Frank Kameier Folie 25 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Impulserhaltung Linearisierung spielt in Luft keine Rolle keine Reibung 1-dimensional

26 © Frank Kameier Folie 26 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Messung mit 2 Mikrofonen

27 © Frank Kameier Folie 27 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Fläche einer Kugel Schallausbreitung - Pegelabnahme Der Schalldruck nimmt mit Abstands- verdoppelung von der Quelle um 6 dB ab. Im Nahfeld gelten nicht die linearisierten Gleichungen! Beispiel: In 4 m Entfernung werden 76 dB gemessen, dann misst man in 8 m Entfernung nur noch 70 dB

28 © Frank Kameier Folie 28 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Schalldruckpegel – Verdoppelung der Quellen Der Schalldruck nimmt bei Verdoppelung gleicher Quellen um 3 dB zu. Q 1 Q 2 auf der linken Seite erhöht sich der Pegel um 3 dB Die beiden Punktquellen vereinigen sich zu einer neuen Punkquelle! Zahlenbeispiel: An einer Kreuzung fahren 10 Fahrzeuge vorbei, die einen Schalldruckpegel von 83dB erzeugen, verdoppelt sich die Anzahl der Fahrzeuge, steigt der Schalldruckpegel auf 86 dB.

29 © Frank Kameier Folie 29 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik

30 © Frank Kameier Folie 30 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik

31 © Frank Kameier Folie 31 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Schallleistung – Schalldruck an Aufpunkten Schallleistung des Geräts Lw=81,2 dB, LwA=75,4 dB

32 © Frank Kameier Folie 32 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Herleitung der Schallgeschwindigkeit Lehreinheit 7.5 Schallgeschwindigkeit und Schallausbreitung Schade/Kunz: Strömungslehre

33 © Frank Kameier Folie 33 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Kontinuitätsgleichung Impulsgleichung Schallgeschwindigkeit

34 © Frank Kameier Folie 34 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik mit(aus Konti) Isentropengleichung

35 © Frank Kameier Folie 35 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik Nebenrechnung (vollständiges Differential)

36 © Frank Kameier Folie 36 - 24.03.2008 FHD Fachhochschule Düsseldorf Strömungstechnik und Akustik


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