@techreport{BiedermannKameier2018, author = {Biedermann, Till M. and Kameier, Frank}, title = {Konzeption eines praxisnahen Versuchsstandes zur Untersuchung von Leading Edge Serrations als Proof-of-Concept}, address = {D{\"u}sseldorf}, organization = {Hochschule D{\"u}sseldorf}, issn = {2625-3690}, doi = {10.20385/2625-3690/2018.2}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hbz:due62-opus-12300}, pages = {26}, year = {2018}, abstract = {Der Einsatz von Leading Edge Serrations (gezackte Tragfl{\"a}chenvorderkanten) als Schallminderungsmaßnahme bei hochturbulenter Anstr{\"o}mung wurde bisher maßgeblich in Form von eben im Windkanal gelagerten, modifizierten Tragfl{\"u}geln untersucht. Diese Untersuchungen dienten der aeroakustischen Designoptimierung und der Identifikation von Wirkmechanismen anhand eines simplifizierten Systems. Das zuk{\"u}nftige Einsatzgebiet dieser neuartigen Modifikation wird im Bereich von Windenergieanlagen, Flugzeugtriebwerken und kontrarotierenden Rotoren der n{\"a}chsten Generation aber auch bei g{\"a}ngigen Axialverdichtern gesehen. Der Transfer der im ebenen System erhaltenen Erkenntnisse in Richtung einer rotierenden Applikation erfordert die Ber{\"u}cksichtigung einer Vielzahl an zus{\"a}tzlichen Einflussgr{\"o}ßen, welche die aerodynamische und aeroakustische Effizienz der Leading Edge Serrations in Form verst{\"a}rkender oder auch hemmender Effekte signifikant beeinflussen k{\"o}nnen. Im durchgef{\"u}hrten Projekt wurde untersucht, inwieweit sich diese durch Buckelwale und Eulen inspirierten Tragfl{\"a}chen auf rotierende Systeme {\"u}bertragen lassen, ohne Einbußen ihrer bereits best{\"a}tigten vorteilhaften aeroakustischen und aerodynamischen Eigenschaften zu erleiden. Von besonderem Interesse waren hier etwaige Einfl{\"u}sse der mit dem Radius variierenden Umfangsgeschwindigkeit sowie der im Praxisfall stark variierenden Anstr{\"o}mrichtungen und -zust{\"a}nde. In diesem Sinne wurde ein experimenteller Versuchsstand in Anlehnung an die DIN EN ISO 5136 zur simultanen Vermessungen der aeroakustischen und aerodynamischen Eigenschaften konzipiert. Ein eigens konzipierter Modellrotor in Form eines Axialverdichters erm{\"o}glichte einen flexiblen Austausch der Rotorbl{\"a}tter, was die M{\"o}glichkeit einer kosten- und zeitsparenden Variation der Rotorblattgeometrien bietet. Im Rahmen des Projektes konnten neben der Konzeption des Versuchsstandes im Rahmen einer experimentellen Proof-of-Concept Studie und einer umfangreichen Quantifizierung der Zustr{\"o}mbedingungen auch das Schallreduktionspotential der untersuchten Applikation im rotierenden System nachgewiesen werden. Eine Variation verschiedener aerodynamischer und geometrischer Einflussgr{\"o}ßen l{\"a}sst zudem allgemeing{\"u}ltige Aussagen bez{\"u}glich der zugrundeliegenden Abh{\"a}ngigkeiten zu. Zudem f{\"u}hrten parallele Untersuchungen mittels Array-Beamforming mit dem Ziel der Schallquellenlokalisationen zu wertvollen Transfererkenntnissen bez{\"u}glich des Einsatzes von Leading Edge Serrations im rotierenden System. Eine erste Untersuchung zur m{\"o}glichen Approximation der Wirkzusammenh{\"a}nge von Einfluss- und Zielgr{\"o}ßen wies ein hohes Potential zur komplexen Modellbildung mittels neuronaler Netze aus. Die gewonnenen Erkenntnisse tragen zu einem tieferen Verst{\"a}ndnis der zugrundeliegenden Wirkmechanismen von Leading Edge Serrations bei und unterst{\"u}tzten in der Definition weiterer verbleibender Forschungsl{\"u}cken, deren Erforschung im mittel- bis langfristigen Kontext einen Beitrag zu einer industriellen Verwertung dieser Applikation und somit zu einer Reduktion der L{\"a}rmbelastung der Bev{\"o}lkerung leistet.}, language = {de} }