Akustische Nahfeldholographie in Brennkammern, Methodenentwicklung und experimentelle Umsetzung

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Ziel dieses Projektes ist die Lokalisierung von Verbrennungsschallquellen in geschlossenen Brennkammern durch die Auswertung von Schalldruckmesswerten wandbündig angeordneter Mikrofone. Analytische und experimentelle Voruntersuchungen haben gezeigt, dass diese Aufgabe lösbar ist, obwohl die typischerweise mit den dominanten Schallereignissen einhergehenden Schallwellenlängen groß im Vergleich zur Ausdehnung der Brennkammer sind. Der Schlüssel zum Erfolg der Analyse ist die Berücksichtigung des Schalldrucknahfeldes. Dieses klingt mit wachsender Entfernung von den Quellen sehr schnell ab und kann nur von Sensoren, deren axiale Position nicht weit von der Quellposition entfernt ist, mit ausreichender Genauigkeit und Trennschärfe erfasst werden. Mit dem neuen Verfahren wird das instationäre Schallnahfeld der Quellen rekonstruiert; es handelt sich daher um eine spezielle Art der akustischen Nahfeldholographie. Das Verfahren wurde für kohärente Schallfelder in Brennkammern mit räumlich konstanter Temperatur und Schallgeschwindigkeit entwickelt und soll auf Schallfelder, die durch nicht-kohärente Schallquellen hervorgerufen werden, erweitert werden. Außerdem soll das Modell auf Brennkammer-Schallfelder mit Temperaturgradienten in Strömungsrichtung verallgemeinert werden. Die entwickelte Analysemethode soll im Rahmen des Projektes auf eine Modellbrennkammer angewendet werden. Im Erfolgsfall erlaubt die Methode durch die Möglichkeit der Bestimmung der Quellpositionen und -stärken in reagierenden Strömungen signifikante Fortschritte bei der Aufklärung der Schallentstehungsmechanismen und der Vorhersage der Schallemissionen von Verbrennungsprozessen in Brennkammern.