Numerische Simulation der Schallabstrahlung vom Einlauf eines Flugtriebwerkes

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Das Vorhaben trägt zur Entwicklung erheblich leiserer Flugtriebwerke bei, für die derzeit vom Institut für Antriebstechnik des DLR im Zusammenwirken mit allen europäischen Triebwerksfirmen ein besonders leiser Fan entworfen wird. Während sich das DLR auf die dreidimensionale instationäre Strömung im Rotor und Stator des Fans konzentriert, wird im Rahmen des beantragten Vorhabens die Schallausbreitung durch den Triebwerkseinlauf und die Abstrahlung ins Fernfeld berechnet. Die Schallausbreitung im Kanal und Abstrahlung vom Einlauf wird mit einem parallelisierten, instationären Computational Aeroacoustics (CAA) Verfahren simuliert, das auf den nichtlinearen Störungsgleichungen beruht. Die Fernfeldabstrahlung soll mit der Ffowcs Williams-Hawkings Gleichung für durchlässige Flächen ermittelt werden. Die Methode wird mit experimentellen Daten validiert, die vom DLR Berlin bereitgestellt werden und das Modenfeld des Schallfeldes in einem kreiszylindrischen Kanal sowie die Richtcharakteristiken im Fernfeld vor dem Einlauf betreffen. Im ersten Jahr wird sich die Untersuchung auf die Erweiterung eines vorhandenen 2D-CAA-Verfahrens auf die dreidimensionale Ausbreitung von Azimutalkomponenten des Schallfeldes in einer axialsymmetrischen Grundströmung beschränken. Hierzu wird das Schallfeld in eine Fourierreihe entwickelt und jede Komponente wird mit einem zweidimensionalen Verfahren separat berechnet. Ein voll dreidimensionales Verfahren wird daran anschließend entwickelt. Die Entwicklung und Validierung der CAA Programme werden in enger Koordination mit der DLR Braunschweig durchgeführt.