SC Seminar: Roland Ewert

Dr. Roland Ewert, DLR Institut fĂŒr Aerodynamik und Strömungstechnik

Title:
StrömungsgerÀuschsimulation mittels stochastischer Quellen

Abstract:

Der Vortrag prĂ€sentiert hybride aeroakustische Simulationsmethoden und ihre Anwendung auf UmströmungsgerĂ€uschprobleme der Luftfahrt. In einem ersten Schritt wird das turbulente Umströmungsproblem mit Reynolds gemittelten Navier-Stokes (RANS) Gleichungen simuliert. Die resultierende Schallgenerierung und Schallpropagation wird in einem zweiten Schritt mit Hilfe von Störungsgleichungen und Methoden der Numerischen Aeroakustik (CAA) gelöst. Die Simulationen verwenden instationĂ€re GerĂ€uschquellen, die stochastisch auf Basis der RANS Turbulenzstatistik realisiert werden. Durch die hohe Simulationseffizienz im Vergleich zu skalenauflösenden Verfahren ist die Analyse einer grĂ¶ĂŸeren Anzahl von Konfigurationen möglich. Die Methode bietet damit eine geeignete Grundlage fĂŒr einen optimierten aeroakustischen Entwurf.

Zur effizienten stochastischen Generierung synthetischer Turbulenz fĂŒr Schallquellen wird die Fast Random Particle-Mesh (FRPM) Methode eingesetzt. Ziel der stochastischen Rekonstruktion ist eine möglichst genaue lokale Reproduktion der verschiedenen statistischen ZielgrĂ¶ĂŸen aus der RANS. Der derzeitige Status der RekonstruktionsqualitĂ€t der teilweise gegenseitig abhĂ€ngigen ZielgrĂ¶ĂŸen wird prĂ€sentiert und zukĂŒnftige Verbesserungsmöglichkeiten diskutiert.

Verschiedene aeroakustische Propagationsverfahren werden diskutiert. Lineare Störungsgleichungen (APE) können die Refraktion des Schallfeldes im nichtuniformen Strömungsfeld beschreiben. Eine Diskretisierung mit Finite-Differenzen (DRP Verfahren) auf strukturierten Multiblock Gittern wird einer Diskretisierung mittels der Diskontinuierlichen Galerkin (DG) Methode auf unstrukturierten Gittern gegenĂŒber gestellt. Die VorhersagequalitĂ€t wird fĂŒr generischen HinterkantenlĂ€rm, die Schallabstrahlung von Hochauftriebskonfigurationen und StrahllĂ€rm fĂŒr lĂ€rmoptimierte DĂŒsenrandmodifikationen demonstriert.

Des Weiteren wird als Propagationsverfahren ein schnelles Multipole Boundary Element Verfahren fĂŒr die konvektive Wellengleichung auf der Basis von unstrukturierten OberflĂ€chennetzen vorgestellt, dass die Simulation grĂ¶ĂŸerer umströmter Komponenten (z.B. HalbflĂŒgel eines Verkehrsflugzeuges) bei vereinfachter Propagationsphysik ermöglicht. Abschließend werden Ergebnisse fĂŒr skalenauflösende Simulationen mit Navier-Stokes Gleichungen in Störungsform (NLDE) gezeigt, wobei eine stochastische Quelle als ein aktives Backscattering-Modell eingesetzt wird.

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