Description: Das Projekt "Numerische Untersuchungen der Wanddruckschwankungen und der Schallabstrahlung elementarer Geschwindigkeitsfelder in instationaeren Grenzschichten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Fakultät Elektrotechnik, Institut für Technische Akustik durchgeführt. Druckschwankungen auf einer Stroemungsberandung lassen sich in Analogie zur Wirbellaermtheorie der Stroemungsakustik mit dem LAMBschen Wirbelvektor (als Quellterm der POISSONgleichung) in Beziehung setzen. Das Integral dieses Quellterms berechnet ueber einen Wirbelfaden kann als Kraft interpretiert werden. Diese Darstellung ermoeglicht die Diskussion der Strukturen im Geschwindigkeitsfeld und ihrer Beziehung zum Wanddruckfeld anhand einer skalaren Groesse, die unmittelbar an die Vorticity gebunden ist. Diese Struktur des Skalars kann auch bei dreidimensionalen Problemen ausgezeichnet visualisiert werden. Am Beispiel der direkt simulierten Anfachung einer zweidimensionalen Stoerung in einer Blasius-Grenzschicht und der K-Typ Transition einer Grenzschicht ueber einer Platte ist das instationaere Wanddruckfeld in seiner Beziehung zum wandnahen Geschwindigkeitsfeld untersucht worden. Gleichzeitig wurde die Schallerzeugung bei diesen Vorgaengen durch die direkte Berechnung der akustischen Quellterme aus den Stroemungsfeldgroessen studiert. Es zeigte sich, dass das zeitliche Simulationsmodell gut fuer die Berechnung der Schallerzeugung geeignet ist, da sich der stromab vollziehende Transitionsvorgang als eine zeitliche Aufeinanderfolge der Stadien darstellt. Die bei der o. g. Transition zu unterscheidenden Stadien werden sowohl in der Struktur des Druckquellterms (in der Form der Ergiebigkeit des LAMBschen Vektors) als auch durch das Wanddruckfeld erkennbar. Das raeumlich periodische Verhalten der angefachten TOLLMIEN-SCHICHTING-Welle wird durch die Wanddruckfelder widergespiegelt. Beide Simulationen zeigen qualitativ dieses Ergebnis. Die maximalen Wanddruckschwankungen treten beim Zusammenbruch der kohaerenten dreidimensionalen Strukturen auf. Diese Tatsache ist deutlich aus den zeitlichen Effektivwerten ablesbar. Der Ort des Zusammenbruchs kann damit anhand der Wanddruckschwankungen lokalisiert werden. Die Studie der zweidimensionalen Anfachung ergab, dass die raeumliche Periodizitaet der TOLLMIEN-SCHLICHTING-Welle in Stroemungsrichtung in den Effektivwerten der Wanddruckschwankungen erhalten bleibt, solange sich die Welle linear verhaelt. Die Schallerzeugung im Anfangsstadium der Transition ist erwartungsgemaess gering. Die Frequenz der angefachten TOLLMIEN-SCHICHTING-Welle dominiert im zeitlichen Verlauf sowie im Schalleistungsspektrum. Die hoechste akustische Aktivitaet tritt gleichfalls beim Zusammenbruch der geordneten A-Wirbelstrukturen auf. Spaeter, bzw. weiter stromab, bei vollentwickelter Turbulenz ist die zeitliche Variabilitaet der Quellintegrale generell geringer. Hauptbeitrag zur Schallerzeugung leistet der in Stroemungsrichtung liegende Dipol der Wandschubspannung.
Types:
SupportProgram
Origin: /Bund/UBA/UFORDAT
Tags: Dresden ? Schallquelle ? Akustik ? Sportanlage ? Elektrotechnik ? Numerisches Verfahren ? Simulation ? Simulationsmodell ? Strömungsmechanik ? Studie ? Zeitreihe ? Grenzschicht ? Turbulenz ? Instationäre Strömung ? Schallabstrahlung ? Stroemungsakustik ? Transition ? Wanddruckschwankungen ?
Region: Sachsen
Bounding box: 10.40664° .. 10.40664° x 49.29433° .. 49.29433°
License: cc-by-nc-nd/4.0
Language: Deutsch
Time ranges: 1993-09-01 - 1995-10-31
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