Numerical Analysis of Sensitivities of Anterior Core Engine Noise Evolution and Reduction

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Bisherige Untersuchungen zu Entstehung, Fortpflanzung und Minderung der Lärmemission von Strahltriebwerken brachten zwar eine deutliche Verbesserung des Verständnisses der aeroakustischen Eigenschaften des Triebwerks. Simulationen, die gleichzeitig die Schallentstehung in mehrstufigen Turbomaschinen, die Ausbreitung des Schalls sowie die Interaktion von schallmindernden Maßnahmen und instationären Einlaufbedingungen modellieren, wurden bisher jedoch nicht veröffentlicht. Gegenstand des geplanten Forschungsvorhabens ist deshalb, das Zusammenwirken von Schallentstehung und –ausbreitung in einem realitätsnahen, mehrstufigen Axialverdichter durch eine numerische Analyse verschiedener Sensitivitäten zu untersuchen. Dazu werden im ersten Schritt die für die tonale Schallemission am Triebwerkseintritt relevanten Niederdruck-Verdichterstufen anhand einer instationären, aeroakustischen CFD-Simulation bestimmt. Im zweiten Schritt wird das Modell um den Triebwerkseinlauf erweitert. Die Verwendung einer über die Sponge-Layer-Methode gekoppelten, hybriden CFD-CAA-Simulation ermöglicht die Simulation der Schallentstehung und Ausbreitung bis ins Nahfeld des Eintritts. Durch Freigabe unterschiedlicher Parameter, die bei der Auslegung eines Triebwerkseinlaufs variiert werden können, wird die Sensitivitätsanalyse durchgeführt. Eine direkte Rückwirkung der vorgenommenen Veränderungen auf die Entstehung und Ausbreitung des tonalen Lärms kann durch den verwendeten Hybrid-Ansatz zur Simulation berechnet werden.