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Messung und Modellierung der aeroakustischen Schallmechanismen bei Ventilatoren

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.

Rohrschall- und Abgasschalldaempfer: Erforschung massgebender stroemungsakustischer Mechanismen

Das Projekt "Rohrschall- und Abgasschalldaempfer: Erforschung massgebender stroemungsakustischer Mechanismen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Drittes Physikalisches Institut durchgeführt. Dieses Projekt, das verschiedene Arbeiten zu dem Forschungsthema zusammenfasst und das von verschiedenen Seiten gefoerdert wurde und wird, zielt auf die Optimierung und Weiterentwicklung von Rohrschalldaempfern, z.B. Abgasschalldaempfern hin, bei denen die Stroemung einen wesentlichen Einfluss hat. Dabei werden sowohl Reflexions- als auch Dissipationsschalldaempfer betrachtet. Im Zusammenhang mit resonanzartigen Schalldaempfern spielen stroemungsakustische Instabilitaeten eine wichtige Rolle, die nicht generell unterdrueckt werden muessen, sondern in Spezialfaellen eine positive Rolle spielen, z.B. zur Erhoehung der Resonatorguete eingesetzt werden koennen. Fuer diese Untersuchungen wurde und wird eine Messmethode und die dazu notwendinge Apparatur zur Bestimmung der akustischen Streufaktoren (Reflexions- und Transmissionsfaktoren) von durchstroemten Objekten aufgebaut und weiterentwickelt.

FHprofUnt 2015: High Efficiency Low Noise HeaTeilprojekt ump Dryer - Teilprojekt B

Das Projekt "FHprofUnt 2015: High Efficiency Low Noise HeaTeilprojekt ump Dryer - Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Berliner Hochschule für Technik, Fachbereich II Mathematik, Physik und Chemie durchgeführt. Durch den Einsatz von Wärmepumpen in Wäschetrocknern wird der Energieverbrauch gegenüber konventionellen Wäschetrocknern signifikant reduziert. Eine weitere Verbreitung wird durch deren höheres Geräuschniveau erschwert, welches durch den prinzipiell erhöhten Strömungswiderstand und den höheren Volumenstrom für den Wärmepumpen-Prozess bedingt ist. Für die Vorhersage und Optimierung der Strömungsgeräusche stehen derzeit keine geeigneten Methoden zur Verfügung. Im Rahmen von HELNOISE sollen entsprechende Werkzeuge für Wärmepumpentrockner, speziell für die Luftführung und den neuen Ventilator, weiterentwickelt werden. Ziel ist es, Radiallüfter und Luftführungen zu entwickeln, die im Hinblick auf die Gesamtakustik und den Energieverbrauch optimiert sind. Hierzu sollen die folgenden Arbeiten durchgeführt werden. Unter Berücksichtigung der Aeroakustik werden verschiedene hoch-effiziente Radiallüfter entworfen und die Kennlinien mit Hilfe der Computational Fluid Dynamics (CFD) berechnet. Darauf basierend werden die für die Akustik entscheidenden instationären Strömungsfelder berechnet (Arbeitsgruppe Strömungssimulation von Prof. Frank, HTW, Teilprojekt A). Verschiedene hochauflösende, experimentelle Methoden dienen zur Validierung der numerischen Ergebnisse. Diese Datensätze der instationären Druckschwankungen bilden die Rechenbasis, mit deren Hilfe die Schallabstrahlung von Ventilatoren in das akustische Fernfeld vorherbestimmt werden kann (Arbeitsgruppe Akustiksimulation von Prof. Ochmann, Beuth, Teilprojekt B). Hierfür werden die Randdaten der Geschwindigkeit und des Druckes auf einer die Strömungsmaschine umgebenden Hüllfläche bestimmt und als Eingabedaten für ein Randelementeverfahren (Boundary Element Method, BEM) verwendet. Als integrale Optimierungsgröße wird die abgestrahlte Schallleistung berechnet. Die gemeinsam erzielten Ergebnisse werden an einem realen Lüfter-Prototypen experimentell überprüft, die Methoden validiert und das Gesamtsystem optimiert.

FHprofUnt 2015: High Efficiency Low Noise HeaTeilprojekt ump Dryer - Wärmepumpentrockner mit hohem Wirkungsgrad und niedrigem Geräusch

Das Projekt "FHprofUnt 2015: High Efficiency Low Noise HeaTeilprojekt ump Dryer - Wärmepumpentrockner mit hohem Wirkungsgrad und niedrigem Geräusch" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin, Hochschulteil Blankenburg, Fachbereich 2, Ingenieurwissenschaften II, Labor Thermo- und Fluiddynamik durchgeführt. Durch den Einsatz von Wärmepumpen in Wäschetrocknern wird der Energieverbrauch gegenüber konventionellen Wäschetrocknern signifikant reduziert. Eine weitere Verbreitung wird durch deren höheres Geräuschniveau erschwert, welches durch den prinzipiell erhöhten Strömungswiderstand und den höheren Volumenstrom für den Wärmepumpen-Prozess bedingt ist. Für die Vorhersage und Optimierung der Strömungsgeräusche stehen derzeit keine geeigneten Methoden zur Verfügung. Im Rahmen von HELNOISE sollen entsprechende Werkzeuge für Wärmepumpentrockner, speziell für die Luftführung und den neuen Ventilator, weiterentwickelt werden. Ziel ist es, Radiallüfter und Luftführungen zu entwickeln, die im Hinblick auf die Gesamtakustik und den Energieverbrauch optimiert sind. Hierzu sollen die folgenden Arbeiten durchgeführt werden. Unter Berücksichtigung der Aeroakustik werden verschiedene hoch-effiziente Radiallüfter entworfen und die Kennlinien mit Hilfe der Computational Fluid Dynamics (CFD) berechnet. Darauf basierend werden die für die Akustik entscheidenden instationären Strömungsfelder berechnet (Arbeitsgruppe Strömungssimulation von Prof. Frank, HTW). Verschiedene hochauflösende, experimentelle Methoden dienen zur Validierung der numerischen Ergebnisse. Diese Datensätze der instationären Druckschwankungen bilden die Rechenbasis, mit deren Hilfe die Schallabstrahlung von Ventilatoren in das akustische Fernfeld vorherbestimmt werden kann (Arbeitsgruppe Akustiksimulation von Prof. Ochmann, Beuth). Hierfür werden die Randdaten der Geschwindigkeit und des Druckes auf einer die Strömungsmaschine umgebenden Hüllfläche bestimmt und als Eingabedaten für ein Randelementeverfahren (Boundary Element Method, BEM) verwendet. Als integrale Optimierungsgröße wird die abgestrahlte Schallleistung berechnet. Die gemeinsam erzielten Ergebnisse werden an einem realen Lüfter-Prototypen experimentell überprüft, die Methoden validiert und das Gesamtsystem optimiert.

Vorhaben: CavNoise - Entwicklung und Validierung von Simulationsverfahren zur Prognose von Kavitationsgeräuschen

Das Projekt "Vorhaben: CavNoise - Entwicklung und Validierung von Simulationsverfahren zur Prognose von Kavitationsgeräuschen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Mecklenburger Metallguss GmbH durchgeführt. Durch das Teilprojekt 'Entwicklung eines Verfahrens zur Prognose von Kavitationsgeräuschen' innerhalb des Verbundvorhabens 'PROPNOISE' sollen Grundlagenuntersuchungen zur Besserung Prognose von Propellergeräuschen im Kavitationsversuch durch numerische Berechnung durchgeführt werden. Die Ergebnisse zielen auf die aufkommenden gesetzlichen Bestimmungen seitens der IMO und die Bestrebungen seitens der ISO eine Standardisierung zu erarbeiten. Folgende Arbeiten sind im Teilprojekt zu verfolgen: - Simulation des Propellers in homogener Anströmung - Simulation des Propellers im Verbund mit dem Schiff - Simulation der propeller-induzierten Geräusche - Großausführungsmessungen.

Teilvorhaben: Industrielle Prozesslufttechnische Anlagen

Das Projekt "Teilvorhaben: Industrielle Prozesslufttechnische Anlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Büchele Lufttechnik GmbH & Co. KG durchgeführt. Für prozesslufttechnische Anlagen gilt, dass Lärm und Geräusche wie andere Umweltemissionen, z. B. Abgas und Feinstaub, zu behandeln und entsprechende Regeln und Normen einzuhalten sind. Das Ziel des Projektes besteht daher in der möglichst energieeffizienten Gestaltung dieser obligatorischen akustischen Funktionen. Lärmmindernde Bauteile erhöhen direkt den laufenden Energieverbrauch, indem z. B. Schalldämpfer zwar Lärm reduzieren, aber auch Druckverluste verursachen. Für deren Überwindung ist viel Energie in Gestalt erhöhter Ventilatorleistung aufzuwenden. In der akustisch-energetischen Gesamtoptimierung stecken erhebliche Einspareffekte. Die Verbesserung der Energieproduktivität in Industrie und Gewerbe ist ein Eckpfeiler des Energieforschungsprogrammes, da mit der Kosteneinsparung auch eine gesteigerte Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen verbunden ist. Im Projekt wird das vorhandene theoretische Rüstzeug praxisbezogen vertieft, um leistungsfähige Methoden und Instrumente für Auslegung, Planung und Bewertung akustisch-energetischer Effizienz zu schaffen. Optimierte System- und Designkonzepte sowie hochwirksame Bauteile und Materialien werden entwickelt und eingesetzt.

Teilvorhaben: Modellierung und Schalldämpferauslegung

Das Projekt "Teilvorhaben: Modellierung und Schalldämpferauslegung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Bauphysik durchgeführt. Für prozesslufttechnische Anlagen gilt, dass Lärm und Geräusche wie andere Umweltemissionen, z. B. Abgas und Feinstaub, zu behandeln und entsprechende Regeln und Normen einzuhalten sind. Das Ziel des Projektes besteht daher in der möglichst energieeffizienten Gestaltung dieser obligatorischen akustischen Funktionen. Lärmmindernde Bauteile erhöhen direkt den laufenden Energieverbrauch, indem z. B. Schalldämpfer zwar Lärm reduzieren, aber auch Druckverluste verursachen. Für deren Überwindung ist viel Energie in Gestalt erhöhter Ventilatorleistung aufzuwenden. In der akustisch-energetischen Gesamtoptimierung stecken erhebliche Einspareffekte. Die Verbesserung der Energieproduktivität in Industrie und Gewerbe ist ein Eckpfeiler des Energieforschungsprogrammes, da mit der Kosteneinsparung auch eine gesteigerte Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen verbunden ist. Im Projekt wird das vorhandene theoretische Rüstzeug praxisbezogen vertieft, um leistungsfähige Methoden und Instrumente für Auslegung, Planung und Bewertung akustisch-energetischer Effizienz zu schaffen. Optimierte System- und Designkonzepte sowie hochwirksame Bauteile und Materialien werden entwickelt und eingesetzt.

Upwind: Development of Improved Wind Turbine Noise Prediction Tools for Low Noise Airfoil Design

Das Projekt "Upwind: Development of Improved Wind Turbine Noise Prediction Tools for Low Noise Airfoil Design" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Aerodynamik und Gasdynamik durchgeführt. The noise regulations of various countries urge wind turbine manufacturers to reduce the aerodynamical noise emission of their turbines. To reduce the greenhouse gas emission, wind energy has been put in a very front position. EWEA estimates 12percent of worlds energy may come from wind turbines by the year 2020 (approx. 1,260,000 MW). This means wider deployment of wind turbines, at lower wind speed sites i.e. close to people & transmission lines. To reduce the transmission cost between production site and customer, onshore installations are still a cheaper solution. One of the biggest barriers for developing onshore turbines is the noise which has a negative impact on people's daily life. Thus, the goal of developing onshore wind turbines is to design silent wind turbines and silent wind farms and at the same time have a good aerodynamic efficiency. Noise emitted from an operating wind turbine can be divided into two parts, mechanical noise and flow induced noise. Mechanical noise can sufficiently be reduced by conventional engineering approaches but flow-induced noise is more complex and need more focus. The noise mechanisms associated with flow-induced noise emission have different sources. These are, inflow turbulence noise, tip noise, laminar boundary layer separation noise, blunt trailing-edge noise (BTE) and for turbulent boundary-layer trailing-edge interaction noise (TBL-TE). Acoustic field measurements within the European research project SIROCCO showed that the TBL-TE noise is the most dominant noise mechanism for modern wind turbines. Thus, accurate prediction and reduction of the TBL-TE noise is the main focus of the acoustics airfoil design methods for wind turbine rotor blade. For developing 'silent' airfoils, a routinely design fast, less expensive and accurate prediction methodology is desired. In this respect, simplified theoretical model would be the first candidate, and therefore the main goal is development of an accurate and efficient noise prediction model for the low noise wind turbine blade design.

Aktive Stömungskontrolle zur Geräuschminderung und Leistungsverbesserung an zukünftigen Windturbinen

Das Projekt "Aktive Stömungskontrolle zur Geräuschminderung und Leistungsverbesserung an zukünftigen Windturbinen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Aerodynamik und Gasdynamik durchgeführt. Die Zielsetzung des bilateralen Vorhabens besteht in der erstmaligen Anwendung und Demonstration des Potentials einer aktiven Strömungskontrolle (AFC) zur Reduktion des strömungsinduzierten Lärms von Windrotoren. Die Lärmreduktion kann zur Erhöhung der Akzeptanz von On-Shore-Anlagen sowie über eine Erhöhung der möglichen Rotordrehzahl zu einer merklichen Leistungssteigerung künftiger Windturbinen genutzt werden. Ziel ist es die strömungsinduzierte Lärmemission von Windernergieanlagen durch Manipulation der Grenzschicht am Blatt zu reduzieren ohne dabei die Leistung zu verringern. Um dies zu erreichen soll die Grenzschichtströmung mit Hilfe von Aktuatoren beeinflusst werden. Solche Aktuatoren blasen zum Beispiel zusätzliche Luft in die Grenzschicht und/oder saugen sie ab. Dadurch verändern sich das Geschwindigkeitsprofil sowie die Turbulenz in der Grenzschicht wodurch sich wiederum der abgestrahlte Lärm verändert. Um den Einfluss verschiedener Aktuatoren zu untersuchen werden RANS (Reynolds averaged Navier Stokes equations) basierte CFD Rechnungen durchgeführt. Hierfür wird der vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt entwickelte Code TAU verwendet. Die Ergebnisse der RANS Berechnungen werden genutzt, um mit Hilfe des IAG-internen Codes 'Rnoise' den Hinterkantenlärm im Fernfeld zu berechnen. Hierfür wird das Spektrum der Druckfluktuationen analysiert. Die Simulationen zeigten, dass Absaugen ein probates Mittel zur Hinterkantenlärmreduzierung sein kann, da es die Größe der turbulenten Eddies und die Amplituden der Geschwindigkeits- bzw. Druckfluktuationen reduziert. Die Universität von Tel-Aviv führt als Partner in diesem Projekt Experimente in ihrer Mixing Layer Facility durch. Dabei wird der Strömungszustand an der Hinterkante einer ebenen Platte durch Variation der Anstömbedingungen und passive Strömungsbeeinflussung so angepasst, dass er dem eines 'echten' Profiles entspricht. Da das Abdaugen der Grenzschicht gute Ergebnisse in den Simulationen gezeigt hatte wurde eine flächige Absaugung nahe der Hinterkante der Platte untersucht. Messungen der Grentschichtparameter wie dem Geschwindigkeitsfeld und den Geschwindigkeitsfluktuationen zeigten eine mögliche Lärmreduzierung. Direkte akustische Messungen konnten in diesem Windkanal nicht durchgeführt werden. Diese wurden im Laminarwindkanal des IAG durchgeführt. Dort wurde ein typisches Rotorblattprofil einer Windenergieanlage (NACA64-418) mit verschiedenen Absaugekonfigurationen vermessen, sowohl aeroakustisch als auch aerodynamisch. Die aeroakustischen Messungen wurden mit Hilfe der Coherent Particle Velocimetry (CPV) Methode durchgeführt. Die Messungen mit Grenzschichtabsaugung zeigten eine deutliche Reduzierung des Hinterkantenlärmes sowie eine verbesserte aerodynamische Güte.

Akkustische Nahfeldholographie in Brennkammern

Das Projekt "Akkustische Nahfeldholographie in Brennkammern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Strömungsmechanik und Technische Akustik, Fachgebiet Experimentelle Strömungsmechanik - Hermann-Föttinger-Institut durchgeführt.

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