Grundlagen der Aeroakustik

Ziele der Vorlesung

Die meisten technischen Geräte produzieren Lärm. Bei einer Vielzahl der Fälle ist der Lärm auf Strömungsvorgänge zurückzuführen (Triebwerks- und Umströmungsgeräusche an Flugzeugen, Rotorgeräusche, Windgeräusche an Kraftfahrzeugen, Ventilgeräusche, Lüftergeräusche, etc.). Eine technische Lärmminderungsmaßnahme zu entwickeln, oder von Beginn an ein lärmarmes Gerät zu entwerfen, erfordert die Kenntnis der Mechanismen der aeroakustischen Schallentstehung und der Methoden der Aeroakustik.

Die Vorlesung "Grundlagen der Aeroakustik" vermittelt die für das Verständnis der strömungsbedingten Lärmentstehung erforderlichen Grundkenntnisse. Am Ende der Vorlesung sollten alle Begriffe erläutert sein, die Hörer(innen) in die Lage versetzen, sich selbständig in der Fachliteratur zurechtzufinden.

Vorlesungsinhalt

• Grundbegriffe der Akustik
• Akustische Wellengleichung bei ruhendem Medium / fundamentale Lösungen in 1D/2D/3D
• Quellbegriff, allgemeine Lösung der Wellengleichung mittels Greenscher Funktionen
• Multipolentwicklung von Quellen
• Oberflächenwechselwirkung: Impedanz/Admittanz
• Kirchhoff-Integral zur Extrapolation von Schallfeldgrößen in das Fernfeld
• Konvektive Wellengleichung: Quellen und Ausbreitung in gleichförmig bewegten Medien, konvektive Verstärkung,
• Dopplerverschiebung, cut-on/cut-off Bedingung in Strömungskanälen
• Analytische Beschreibung der Schallfortpflanzung in gescherten Medien, Brechung an Temperatur- und Scherschichten,
• Schallschatten und Totalreflexion
• Bewegte Schallquellen
• Lighthill Gleichung, aeroakustische Quellmechanismen
• Ffowcs-Williams Hawkings Gleichung
• Schall von umströmten, kompakten Körpern
• Strahllärm
• Hörsaalexperimente: Propeller mit ungleichförmiger Anströmung, Kantengeräusch, Tonbeispiele vom Lautsprecher