Das Projekt "Vorhaben: Entwicklung und Implementierung akustischer Analogien zur numerischen Berechnung der Schallabstrahlung von Schiffspropellern mit RANS und LES Verfahren unter OpenFOAM" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik, Lehrstuhl für Modellierung und Simulation durchgeführt. Ziel des Teilvorhabens der Universität Rostock ist die Entwicklung und Implementierung eines Ffowcs-Williams Hawking (FW-H) Lösers zur numerischen Berechnung des Unterwasserschalls von Schiffspropellern im Fernfeld auf Grundlage der turbulenten Propellerumströmung. Aus der zu berücksichtigenden Kompressibilität des Wassers, der für die Ausbreitung des Schalls relevanten Form der freien Wasseroberfläche und der nicht vollständig geklärte Rolle der Turbulenz ergeben sich die wissenschaftlichen und technischen Arbeitsziele des Teilvorhabens: 1. Entwicklung von Verfahren zur Ableitung akustischer Quellfelder aus der hydrodynamischen Lösung; 2. Entwicklung, Implementierung und Validierung des FW-H Lösers in OpenFOAM; 3. Berechnung der Unterwasserschallabstrahlung von Schiffen mit dem entwickelten FW-H Löser; 4. Bewertung des Einflusses der Turbulenzmodellierung auf die nichtlinearen Schallanteile; 5. Modellierung der akustischen Wechselwirkung der freien Wasseroberfläche; 6. Berücksichtigung der kompressiblen Verzögerung durch die Entwicklung und Implementierung eines speichereffizienten forward-timestepping Verfahrens. Das Vorhaben leistet die Entwicklung mathematischer Modelle zur hydroakustischen Berechnung von Schiffspropellern (AP1.1), die in den CFD Programmcode OpenFOAM implementiert werden sollen (AP1.2). Für repräsentative Referenzfälle (AP1.3) werden Simulationsrechnungen durchgeführt (AP1.4), die die Validierung und Optimierung der entwickelten Methoden erlauben (AP1.5).
Das Projekt "Vorhaben: eNoiSim - Effiziente Simulation der Schallabstrahlung von Propellern unter Berücksichtigung von Kavitation mit einem hybriden Randelementeverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Fluiddynamik und Schiffstheorie M-8 durchgeführt. Im Rahmen des Teilvorhabens 3 des Verbundvorhabens NoiseLES soll ein hybrides Randelementeverfahren entwickelt und validiert werden, mit dem es möglich ist, den abgestrahlten Schall von Propellern im Fernfeld unter Berücksichtigung von Kavitation zu prognostizieren. Die Grundidee dabei ist, die Strömung im Nahbereich des Propellers unter der Annahme von Reibungsfreiheit und Inkompressibilität durch die Laplacegleichung zu beschreiben, welche durch ein Randelementeverfahren mit relativ geringer Rechenkapazität gelöst werden kann. Für die darauf aufbauende Bestimmung des Schallfeldes bedient man sich Verfahren, die auf akustischen Analogien beruhen, bei denen aus der Normalgeschwindigkeit beliebiger Körperberandungen und der jeweiligen instationären Druckverteilung auf diesen Rändern - diese Informationen erhält man aus der Lösung der Laplacegleichung - akustische Monopole und Dipole abgeleitet werden können, die als Quellterme in die Ffowcs Williams-Hawkings-Gleichung (FW-H-Gleichung) eingehen. Die TUHH erweitert im Rahmen des Vorhabens ihr Randelementeverfahren panMARE hinsichtlich einer genaueren Erfassung von Kavitation und implementiert einen Löser für die FW-H-Gleichung in das Verfahren. Die Validierung des Verfahrens erfolgt durch Versuchsdaten, die vom Projektpartner SVA zur Verfügung gestellt werden. Anschließend soll das so entwickelte hybride Randelementeverfahren in eine Optimierungsumgebung integriert werden.