akustische Betrachtungsweise Konti-Gleichung (Erdbeschleunigung) 0 0 (reibungsfrei) Impuls-Gleichung

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

Lösung der akustischen Wellengleichung 3-dimensionale Wellenausbreitung axial - radial - azimutal

Költzsch, HdT Aeroakustik 2006

Reynoldszahl  dimensionslose Anströmgeschwindigkeit (sofern Geometrie und Medium nicht variiert werden) Strouhalzahl  dimensionslose Frequenz (sofern Geometrie nicht variiert wird)

Zylinderumströmung

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

Kármánsche Wirbelstraße verursacht Strukturschwingung Tacoma-Bridge (1940) Kármánsche Wirbelstraße verursacht Strukturschwingung U68 km/h

Anordnung von Zylindern und Kármánschen Wirbelstraßen Blevins: Flow-Induced Vibration, 1990

Ferrybridge (GB) Kühltürme (1965) Kármánsche Wirbelstraße verursacht Strukturschwingung

Behinderung der Wirbelbildung Quelle: Blevins, Flow-Induced Vibration, 1990

FH D Fachhochschule Düsseldorf Fachgebiet Strömungstechnik und Akustik 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, 11.10.2006

Eselsbrücke „Schallleistung“ Akustik Strömungstechnik (Schallintensität) (a=Schallgeschwindigkeit)

Zylinder-Platte Konfiguration Abstandvariation G ca. 0 - 60 mm (D=2 mm) f [Hz] Lp [dB]

Iterationsschritt 2163

Iterationsschritt 2163

Iterationsschritt 2164

Iterationsschritt 2165

Iterationsschritt 2166

Iterationsschritt 2167

Iterationsschritt 2168

Iterationsschritt 2169

Iterationsschritt 2170

Iterationsschritt 2171

Iterationsschritt 2172

Iterationsschritt 2173

moderate Auflösung und „schlechtes“ Netz strömungsakustische Mode 1,5 Millionen Elemente

Zylinder-Platte-Konfiguration und rotierende Instabilitäten

Frank Kameier FH Düsseldorf Michael Winkler FH Köln Strömungsakustische Potenzgesetze

- nur Zylinder -

Vergleich des Schalldrucks verschiedener Messaufbauten – seitliches Mikrofon

- Zylinder / Platte -

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

Strömungsinduzierte Schwingung mit Feed-Back-Loop

Vortex Hydro Energy (Michael Bernitsas, www. memagazine Vortex Hydro Energy (Michael Bernitsas, www.memagazine.org, April 2010) http://www.vortexhydroenergy.com/

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