Numerical prediction of 3 noise reduction devices Teilprojekt 1 FREQUENZ Numerical prediction of 3 noise reduction devices Nozzle serrations Slat Cove Filler MiniTEDs RANS+LEE (SNGR)1 RANS+APE (RPM)2 RANS+LEE (VI)7 RANS+APE adjungiert6 RANS+LEE (RPM)2 URANS+LEE1 DES+FW-H3 DES+FW-H4 LES+APE/FW-H5 DESIGN Amount of modeling assumptions Log( Wall Clock Time ) Validation Airframe Engine 1=EADS-IW, 2=DLR, 3=IAG, 4=ISTA Berlin, 5=AIA Aachen, 6=Rolls-Royce, 7=Airbus FREQUENZ Statusseminar-22.11.07

FREQUENZ Statusseminar-22.11.07 FREQUENZ Teilprojekt TP 1: AP 5420 Vorhersage des Lärms von MiniTEDs Einzelaufgabe 5421-4: DES-Simulationen IAG Christian Lübon FREQUENZ Statusseminar-22.11.07

Strömungs- charakteristik Turbulente und instationäre Strömung hinter dem Profil, verursacht durch folgende Störungen: Stumpfe Hinterkante Hochauftriebshilfe (miniTED) Scheerschicht TED90 Configuration (DES) λ2 Isosurface FREQUENZ Statusseminar-22.11.07

Theorie Korrelationslänge 3D Profilrechung mit 10% Ausdehnung in Tiefenrichtung. Geschwindigkeits-Korrelationen in Tiefenrichtung: FREQUENZ Statusseminar-22.11.07

FREQUENZ Statusseminar-22.11.07 Theorie Law of the wall Gitter Einfluß: Grenzschichtzellen: URANS 30 DES Coarse 34 DES Middle 47 DES Fine 54 24∙106 Zellen 100∙106 DOFs Viscous sublayer Log law Pressure gradient FREQUENZ Statusseminar-22.11.07

FREQUENZ Statusseminar-22.11.07 Experiment TED90 Configuration (DES) Velocity Nachlauf- Untersuchungen: Hitz-Draht Anemometry Zwei ein Sensor Messungen S1, S2 Zeitlich gemittelte Werte FREQUENZ Statusseminar-22.11.07

Experiment Hitzdrahtsonden Vergleichbarer Verlauf Offset S2 Differenzen in der Geschwindigkeit Kleines Offset 1.) Ist der Arbeitspunkt korrekt? 2.) Definition nur über die Druckverteilung? Berechnung der Windkanaleffekte S1 S2 TED90 Konfiguration (DES) FREQUENZ Statusseminar-22.11.07

FREQUENZ Statusseminar-22.11.07 FREQUENZ Teilprojekt TP 1: AP 5420 Vorhersage des Lärms von MiniTEDs Einzelaufgabe 5421-5: FWH-Simulationen IAG Christian Lübon FREQUENZ Statusseminar-22.11.07

FREQUENZ Statusseminar-22.11.07 Setup Rechengebiet (rot) 3 Quelloberflächen für FWH Rechungen (schwarz) Mikrofone (orange, grün) Strategie: Direkte Schallberechnung direkt aus den CFD Daten Schallberechung mittels FWH durch Quellauswertung und analytischem Transport FREQUENZ Statusseminar-22.11.07

Nahfeld Richtcharakteristik Richtungsabhängigkeit der Druckfluktuationen Typischer Dipolcharakter von Profillärm Dipolaxe = Anstellwinkel Maximal Amplitude für TED 60° ≈ +30% TED 90° ≈ +35% über der CLEAN Konfiguration FREQUENZ Statusseminar-22.11.07

FREQUENZ Statusseminar-22.11.07 Nahfeld - Spektrum 900 Samples ≈ 10 Umströmungen Abtastfrequenz ≈ 13 kHz Dominanter Ton TED 90 ≈ 685 Hz TED 60 ≈ 770 Hz Aber: Schalltransport durch FV-Löser FLOWer stark gedämpft. FREQUENZ Statusseminar-22.11.07

FREQUENZ Statusseminar-22.11.07 Fernfeld - Spektrum Analytischer Schalltransport mit Hilfe der Ffowcs- Williams-Hawkings Analogie 9000 Samples (jeder DES Zeitschritt) ≈ 10 Umströmungen Abtastfrequenz ≈ 130 kHz Dominanter Ton TED 90 ≈ 685 Hz TED 60 ≈ 770 Hz FREQUENZ Statusseminar-22.11.07

Experiment & Simulation TED 90° Konfiguration Druckspektrum für Mikrofon 14: Dominantester Ton Simulation: f ≈ 685 Hz Experiment: f ≈ 730 Hz Wünschenswert: Längeres Sampling-Intervall für tieffrequente Anteile FREQUENZ Statusseminar-22.11.07

FREQUENZ Statusseminar-22.11.07 Zeitplan: DES-Simulationen (AP 5421-4) 2004 2005 2006 2007 Planung: Ist-Stand: Zeitplan: FWH-Simulationen (AP 5421-5) 2004 2005 2006 2007 Planung: Ist-Stand: FREQUENZ Statusseminar-22.11.07

Ausblick & Veröffentlichungen FWH Sampling Abgrenzung des Spektrums der beiden Oberflächendatensätze gegeneinander Lärmbewertung der isolierten Hochauftriebshilfe Abschließende Dokumentation Veröffentlichungen C. Lübon, M. Kessler, S. Wagner, E. Krämer: Detached Eddy Simulation of Seperated Flow on a High-Lift Device and Noise Propagation, Second Symposium on Hybrid RANS-LES Methods, June 2007, Corfu FREQUENZ Statusseminar-22.11.07