@phdthesis{Giesler2011, author = {Giesler, Jens}, title = {Schallentstehung durch turbulente Zustr{\"o}mung an aerodynamischen Profilen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-22861}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2011}, abstract = {Die Interaktion einer turbulenten Zustr{\"o}mung mit der Vorderkante eines aerodynamischen Profils ist ein dominierender Schallentstehungsmechanismus, der beispielsweise an Ventilatoren in Klimaanlagen, Windkraftr{\"a}dern und Rotor-Stator-Konfigurationen in Turbomaschinen auftritt. In der vorliegenden Arbeit wird die breitbandige Schallentstehung infolge dieses Mechanismus experimentell untersucht. Der Versuchsaufbau im aeroakustischen Windkanal besteht aus einem Profil und einem Zylinder mit kreisrundem Querschnitt, der zur Generierung der turbulenten Profilzustr{\"o}mung stromauf des Profils installiert ist (Zylinder-Profil-Konfiguration). Die Profilzustr{\"o}mung wird nacheinander durch Nutzung von f{\"u}nf Zylindern unterschiedlicher Durchmesser und durch das Einstellen f{\"u}nf verschiedener Abst{\"a}nde zwischen Zylinder und Profilvorderkante variiert. Insgesamt wird die aeroakustische Schallentstehung an der Profilvorderkante f{\"u}r 50 Zylinder-Profil-Konfigurationen untersucht, wobei die Zylinder-Zustr{\"o}mgeschwindigkeit f{\"u}r jede Konfiguration zus{\"a}tzlich in 26 Schritten zwischen 26 m/s und 72 m/s vorgegeben wird. Der von den Experimenten abgedeckte Machzahlbereich liegt zwischen 0,075 und 0,21 und der Bereich der mit dem Zylinderdurchmesser gebildeten Reynoldszahl liegt zwischen 8,3·10³ und 7,3·10⁴. Der generierte Schall wurde mit einem Mikrofonarray aufgezeichnet. Der infolge der turbulenten Zustr{\"o}mung an der Profilvorderkante generierte Schall wird w{\"a}hrend der Analyse der Mikrofonarraymessdaten mit erweiterten Beamforming-Algorithmen (Entfaltungsverfahren) von den anderen Schallquellen getrennt. Somit ist sichergestellt, dass ausschließlich die Schallentstehung an der Vorderkante des Profils und hiermit die Schallentstehung durch turbulente Zustr{\"o}mung untersucht wird. Insgesamt wurden {\"u}ber 2000 einzelne akustische Messungen durchgef{\"u}hrt, die zusammengenommen ein Datenvolumen von ca. 1,7 TByte aufweisen. Neben den akustischen Messungen wurden f{\"u}r ausgew{\"a}hlte Zylinder-Profil-Konfigurationen Hitzdrahtmessungen durchgef{\"u}hrt, um die Profilzustr{\"o}mung im Bereich der Profilvorderkante zu charakterisieren. Auf Basis der Analyse der umfangreichen Messdaten wird mit Hilfe einer Dimensionsanalyse ein empirisches Modell zur Absch{\"a}tzung der Schallentstehung bei inhomogener turbulenter Zustr{\"o}mung entwickelt. Zudem werden einige f{\"u}r homogene Zustr{\"o}mung vorhandene Modelle f{\"u}r inhomogene Zustr{\"o}mbedingungen adaptiert. Die Eignung der getesteten Modelle wird anhand des Vergleichs von Modell- und Messergebnissen diskutiert.}, subject = {Turbulente Str{\"o}mung; Schallerzeugung; Schallentstehung durch turbulente Zustr{\"o}mung; Zylinder-Profil-Konfiguration; Vorderkantenschallmodelle; Modellbildung; Aeroakustischer Windkanal; Leading edge noise; Rod airfoil configuration; Noise prediction models; Aeroacoustic wind tunnel; Microphone array measurements}, language = {de} }