Das Projekt "Verfahren zum Vergleich von Fahrzeug-Umstroemungsgeraeuschen auf der Strasse und im Windkanal" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen durchgeführt. Aussengeraeusche von Kraftfahrzeugen belasten die Bevoelkerung in hohem Masse. Einen wesentlichen Anteil haben daran die Umstroemungsgeraeusche, vor allem bei hoeheren Geschwindigkeiten. Bisher wurden jedoch bei Messungen auf der Strasse die Umstroemungs- und die Reifen-Fahrbahn-Geraeusche noch nicht genau getrennt. Die Messung der Umstroemungsgeraeusche in modernen aeroakustischen Windkanaelen macht dies moeglich. Allerdings ist dabei die im Vergleich zur Vorbeifahrt auf der Strasse unterschiedliche Schallausbreitung zu beruecksichtigen. Das entwickelte Verfahren ermoeglicht den Vergleich von Umstroemungsgeraeuschen auf der Strasse und im Windkanal. Die Umstroemungsgeraeusche bei einer Vorbeifahrt koennen dadurch aus Windkanalmessungen, die mit vergleichsweise sehr geringem Zeitaufwand durchgefuehrt werden koennen, errechnet werden. Die Richtigkeit des Vorgehens wird durch Messungen mit einem Fahrzeug, bei dem durch eine Modifikation nur das Umstroemungsgeraeusch veraendert wird, nachgewiesen. Die Uebereinstimmung der Ergebnisse der Messungen auf der Strasse und im Windkanal ist sehr gut. Die Vorgaenge bei der Schallausbreitung auf der Strasse bzw. im Windkanal werden theoretisch beschrieben und miteinander verglichen. Daraus wird ein Verfahren zur Umrechnung zwischen beiden Vorgaengen abgeleitet. Die Ergebnisse werden durch Messungen im Windkanal und auf der Strasse verifiziert.
Das Projekt "Aeroakustischer Windkanal" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Fakultät Elektrotechnik, Institut für Technische Akustik durchgeführt. Der neue aeroakustische Windkanal des Instituts fuer Technische Akustik wurde projektiert, gefertigt und installiert. Der Radialventilator (1,4 kW) saugt ueber einen ca. 4 m langen Schalldaempferkanal die Luft aus dem Messraum an und drueckt sie, gleichfalls ueber einen 4 m Schalldaempfer, wiederum in den Messraum zurueck. Der Duesendurchmesser betraegt 0,2 m, die maximale Freistrahlgeschwindigkeit im Duesenquerschnitt maximal 40 m/s. Der Luftstrom vor der Duese wird mit Stroemungsgleichrichtern und Turbulenzsieben geglaettet. Im diffusen Schallfeld des Messraumes wurde bei einer Strahlgeschwindigkeit von 30 mls ausserhalb des Luftstromes ein Schalldruckpegel von 47 dB(A) gemessen. Gegenwaertig werden die aeroakustischen Charakteristiken des Kanals ermittelt. Er soll zu Untersuchungen auf dem Gebiet der Stroemungsakustik eingesetzt werden, z. B. zur Messung der Schallerzeugung an Bauteilen und der Pseudoschallentstehung an Mikrofonen und Windschutzeinrichtungen.
Das Projekt "Geometrische Charakterisierung zur aerodynamischen Bewertung des Fertigungsgemäßen Rotorblattes (GAeroFeRo)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Mess- und Regelungstechnik durchgeführt. Rotorblätter von Windenergieanlagen (WEA) werden in Sandwich-Leichtbauweise aus GFK bzw. CFK gefertigt. Die bis zu 60m langen Blätter werden in aus mehreren, in Formen ausgehärteten Teilen zusammengesetzt. Die Übergänge zwischen den einzelnen Formteilen werden manuell bearbeitet um eine glatte Endkontur zu erreichen. Aufgrund des Fertigungsprozesses und der großen Dimensionen der Rotorblätter können sich signifikante Abweichungen der Blattgeometrie von der Auslegungsgeometrie ergeben. Diese Varianz der Realgeometrie wirkt sich auf die Kennwerte wie Wirkungsgrad und Schallemission der WEA aus. Ziel dieses Vorhabens ist es, realistische Fertigungstoleranzen zu entwickeln, die das strömungsmechanische Verhalten von Rotorblättern berücksichtigen. Das Institut für Mess- und Regelungstechnik der Leibniz Universität Hannover entwickelt zusammen mit Enercon ein Messsystem zum systematischen Erfassen der Geometrieabweichungen der neu gefertigten Rotorblätter. Die Auswirkungen dieser erfassten, realen Abweichungen auf den Wirkungsgrad werden vom Institut für Turbomaschinen und Fluiddynamik mit der Hilfe der Computational Fluid Dynamics (CFD) sowohl basierend auf 2D-Schnitten als auch auf der realen 3D Geometrie berechnet. Der Einfluss der Fertigungsabweichungen auf die Schallemission wird von Enercon berechnet. Am Ende des Projekts steht das notwendige Handwerkszeug zur Bewertung des aerodynamischen und aeroakustischen Einflusses fertigungsbedingter Geometrieabweichungen von Rotorblättern zur Verfügung. Durch diese Arbeiten wird es nun möglich eine einfache und aussagekräftige Tolerierung der Bauteilgeometrie für die Fertigung vorzugeben.
Das Projekt "Messung und Modellierung der aeroakustischen Schallmechanismen bei Ventilatoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Siegen, Fachbereich 11 Maschinentechnik, Institut für Fluid- und Thermodynamik durchgeführt. Der von den Ventilatoren abgestrahlte Schall setzt sich im allgemeinen aus diskreten und breitbandigen Anteilen zusammen. Gegenwaertig erfolgt meist eine Abschaetzung des Breitbandschalls auf der Grundlage empirischer oder halbempirischer Beziehungen aus typischen Kenngroessen des Ventilators (u.a. geometrischen, kinematischen, aerodynamischen) und einer maschinenspezifischen Konstante. Die maschinenspezifische Konstante muss experimentell ermittelt werden. Eine durchgaengige Berechnung des Laerms von Ventilatoren, d.h. eine Berechnung der tatsaechlichen Quellen aus den Stromfeldgroessen, ist bislang nicht moeglich. Sie waere deshalb von Vorteil, weil die Kenntnis empirischer Maschinenkonstanten entfiele und eine Optimierung der zu erwartenden Schallabstrahlung bereits in der aerodynamischen Entwurfsphase eines Ventilators moeglich wuerde. Ziel des Projekts ist, die akustischen Quellen mit elementaren Groessen der Stroemung im Laufrad eines Ventilators zu korrelieren. Hierzu werden experimentelle und numerische Methoden wie instationaere Druck- und Geschwindigkeitsmessungen, numerische Stroemungssimulation, Korrelationstechnik usw. eingesetzt.
Das Projekt "INFLOW-Noise: Bewertung relevanter Lärmquellen von Windenergieanlagen unter realen atmosphärischen Zuströmbedingungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Physik, ForWind - Zentrum für Windenergieforschung durchgeführt. An Windenergieanlagen (WEA) tritt strömungsinduzierter Lärm aufgrund von verschiedenen Ursachen auf. Dieser Lärm spielt eine erheblich Rolle bei der Akzeptanz von WEA im Onshore-Bereich. In diesem Projekt wird versucht mögliche Ursachen von strömungsinduziertem Lärm zu erfassen und zu lokalisieren. Insbesondere im Hinblick auf durch die Anströmbedingungen ausgelöste Geräuschemission soll Untersucht werden, ob, mit welcher Quantität und wie turbulente Einströmungsbedingungen zu Lärmentwicklung von WEA beitragen. Zu diesem Zweck werden primär numerische Simulationen durchgeführt. Diese beinhalten aerodynamische Large Eddy Simulationen (LES) aus der Computational Fluid Dynamic (CFD), wie auch aufwendige aeroakustische Simulationen. Diese sollen unter unterschiedlichen turbulenten Einströmbedingungen in verschiedenem Detailierungsgrad durchgeführt werden. ForWind führt in dem Projekt zum Einen Validierungsmessungen im Windkanal durch. Zu diesem Zwecke werden aerodynamische Messungen an Blattprofilen hinter einem fraktalen Gitter durchgeführt. Dieses dient dazu, ein, der atmosphärischen Turbulenz möglichst nahe kommendes, intermittentes Windfeld zu erzeugen, welches auf das Blattprofil trifft. Zusätzlich sollen akustische Simulationsergebnisse mit Messergebnissen validiert werden. Zum Anderen, werden numerische Turbulenzmodelle, die intermittente Eigenschaften der Windströmung erfassen können in CFD-Codes implementiert, um die Windcharakteristik möglichst genau zu erfassen.
Das Projekt "Entwicklung eines aeroakustischen Werkzeuges fuer die Laermvorhersage von Windkraftanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Aerodynamik und Gasdynamik durchgeführt. Ziel des Projektes war die Entwicklung von Vorhersageverfahren fuer die Berechnung des aerodynamischen Laerms von Windkraftanlagen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Aerodynamik und Aeroakustik von aktiver Strömungskontrolle an Rotorblättern von Windenergieanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik (IAS) durchgeführt. Mit dem Verbundvorhaben TOpWind soll der Einsatz von aktiver Strömungskontrolle mit synthetischen Aktoren am Rotor von Windenergieanlagen untersucht werden. Das Gesamtvorhaben zielt dabei auf die detaillierte Bewertung der strömungsmechanischen Verbesserungen durch aktive Strömungskontrolle am Rotorblatt, den Entwurf und Bau von synthetischen Aktoren und die Feststellung der Robustheit synthetischer Aktoren auf Umweltweinflüsse. Eine erfolgreiche Darstellung der Verbesserungen an der Gesamtanlage zeigt das Potential der Technologie sowohl im ökonomischen (Energieertrag, Effizienzsteigerung, Lastenreduzierung) als auch im ökologischen (Blattschall, Herstellung) Bereich auf. Hierzu wird die Technologie im Kontext der Gesamtanlage und im Lebenszyklus analysiert. Ferner wird das Potential von neuartigen Blattentwürfen unter Ausnutzung der aktiven Strömungskontrolle ermittelt. Im vorliegenden Teilvorhaben werden der aerodynamische Entwurf der aktiven Strömungskontrolle und die aeroakustische Bewertung durchgeführt. Das Teilvorhaben verfolgt folgende wissenschaftliche und technische Arbeitsziele: - Bestimmung des sinnvollen Einsatzbereiches von aktiver Strömungskontrolle am Rotorblatt - Entwurf der geometrischen Parameter (Position, Ausrichtung, Blattradius) der aktiven Strömungskontrolle - Definition der Anforderungen an die Aktoren (Frequenz, Ausblasgeschwindigkeit, Impulsfluss) - Aeroakustische Simulation des Umströmungsgeräuschs mit aktiver Strömungskontrolle - Definition von Windkanalmodellen für die experimentelle Verifizierung - Durchführung und Analyse von Windkanaluntersuchungen zur Verifizierung der aerodynamischen Wirksamkeit und der Aussagen zur akustischen Auswirkung von aktiver Strömungskontrolle - Validierung der rechnerischen Vorgehensweisen mit den experimentellen Ergebnissen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Weiterentwicklung der numerischen Prozesskette zur aerodynamischen und aeroakustischen Analyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Aerodynamik und Gasdynamik durchgeführt. Der Gesamtlärm einer Windenergieanlage umfasst neben mechanischen Lärmquellen durch verschiedene Maschinenteile auch strömungsinduzierte Lärmmechanismen. Ansätze zur Reduktion des als dominant geltenden Hinterkantenlärms sind hauptsächlich passiver Natur. Hinsichtlich aktiver Maßnahmen konnte im Rahmen von Vorgängerprojekten das Potenzial flächiger Absaugung zur Reduktion von Hinterkantenlärm an einem Profil experimentell und numerisch erfolgreich demonstriert werden. Das wesentliche Ziel des Vorhabens besteht in der Übertragung der gewonnenen Erkenntnisse auf einen industrienahen Rotor unter Berücksichtigung industrieller Randbedingungen. Aufbauend auf Vorarbeiten des Instituts im Bereich der Aeroakustik von Windrotoren sollen Berechnungsmethoden zur konsistenten Simulation und Auslegung eines Absaugsystems an einem industrienahen Rotor spezifisch erweitert und angewendet werden. Alle Arbeiten erfolgen hierbei unter enger Abstimmung zwischen wissenschaftlicher und industrieller Seite. Neben der Untersuchung des Absaugsystems bei gängigen Betriebspunkten soll auch dessen Potenzial bei Off-Design-Bedingungen verifiziert werden. Die numerischen Betrachtungen werden synergetisch von Windkanalmessungen zur Vorbereitung einer praktischen Umsetzung an der Universität Tel-Aviv begleitet. Die gewonnenen Erkenntnisse münden in eine wissenschaftliche und industrielle Bewertung des Konzepts, welche wiederum die Entscheidungsgrundlage für eine prototypische Umsetzung bildet.
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