Aeroakustische Skalierung einer Verdichter-Statorschaufelreihe

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jörg Seume
• Fachliche Zuordnung: Strömungs- und Kolbenmaschinen ; Akustik ; Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 468455167

Die wirtschaftlichen und gesetzlichen akustischen Anforderungen an die Turbomaschinen-komponenten moderner Flugtriebwerke sind in den letzten Jahrzehnten immer strenger geworden. Die Berücksichtigung der Lärmemissionen in frühen Entwicklungsstadien wird damit ein zunehmend wichtigeres Design-Kriterium. In der Industrie basieren die hier angewendeten Modellierungen in der Regel auf analytischen oder empirischen Ansätzen, die eine Abstraktion der Schaufelreihen, z.B. als ebene Plattengitter, voraussetzten. Die Validierung dieser Modelle, aber auch numerischer Tools in späteren Auslegungsstadien, auf Basis experimenteller Referenzdaten wird dadurch erschwert, dass die gängigen Turbomaschinenprüfstände aufgrund akustisch ungeeigneter Randbedingungen (geringer Signal-Rausch-Abstand, hohe akustische Reflexionen innerhalb der Messstrecke) nicht für hochwertige akustische Messungen genutzt werden können.Dem gegenüber stehen akustisch optimierte Prüfstände, die nur in ausgewählten Bauformen und Konfigurationen verfügbar sind. Für die Nutzung dieser Akustikprüfstände ist eine Ähnlichkeitsbetrachtung notwendig, welche einen Vergleich zwischen realen Maschinen und der Prüfstandsumgebung mit kontrollierbaren akustischen Randbedingungen ermöglicht. Für das Erreichen dieser aeroakustischen Ähnlichkeit existieren bereits Ansätze auf Basis analytischer Ansätze, die bislang aber nur mit vereinfachten numerischen Verfahren validiert wurden. Ziel des Projekts ist es daher die bestehenden Skalierungsansätze zu erweitern und in umfangreichen numerischen und experimentellen Untersuchungen zu validieren. Als konkreter Anwendungsfall soll die aeroakustische Ähnlichkeit einer Statorschaufelreihe zwischen dem Hochgeschwindigkeits-Axialverdichter und dem Akustischen Windkanal des TFD hergestellt und untersucht werden. Basierend auf den hochgenauen Messungen und numerischen Simulationen wird die Validierung des Skalierungsansatzes durchgeführt, um langfristig eine einfachere Übertragung experimenteller akustischer Untersuchungen auf Flugtriebwerke und stationäre Turbomaschinen zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Kanada
• Kooperationspartner: Professor Stéphane Moreau, Ph.D.