Bei Start und Landung von Verkehrsflugzeugen entsteht ein großer Teil des Lärm in dem Freistrahl der Triebwerke. Darum ist das Thema der Lärmminderung bei den komplexen Mischungvorgängen in Abgasfreistrahlen den vergangenen Jahren verstärkt experimentell und auch numerisch untersucht worden. Im Rahmen des Projekts wurden am ISTA instationäre Simulationen dieser Vorgänge durchgeführt und der abgestrahlte Fernfeldschall mittels der akustischen Analogie von Ffowcs-Williams-Hawkings bestimmt. Neben einer Referenzgeometrie wurde auch eine Düse mit Zahnungen an der äußeren Düsenlippe numerisch untersucht, deren Verwendung zu einer Verminderung des abgestrahlten Lärms führt. Als Simulationsverfahren für das instationäre Strömungsfeld wurde dabei die Detached-Eddy Simulation eingesetzt. Während des Projektes wurden dabei Modifikation an der DES notwendig. Diese sind im Bericht beschrieben. Die Eigenschaften des in den Simulationen erhaltenen Strömungsfeldes wurden mit experimentellen Ergebnissen verglichen. Dabei zeigt die Simulation der gezahnten Geometrie eine gute Übereinstimmung mit dem Experiment, während die Simulation der glatten Referenzgeometrie, wegen einer verzögerten Transition zur Turbulenz stärkere Unterschiede aufweist. Mögliche Ursachen für die Unterschiede werden diskutiert. Desweiteren wurde auch die numerische Schallfeldvorhersage mit Messungen verglichen und Unterschiede zu den Messungen diskutiert. Bei den Gesamtschallpegeln wurde eine gute Übereinstimmung mit den Messungen gefunden.
During take-off and landing of modern, civil aircrafts, most of the noise emitted is produced by the jet engine exhaust stream. The reduction of the noise produced by the complex, turbulent mixing phenomena in the exhaust stream has been the topic of a number of experimental and numerical studies in recent years. During the project, unsteady, numerical simulations of these phenomena were conducted at ISTA. Tbe emitted far-field noise was calculated based on the unsteady results by application of the acoustic analogy by Ffowcs-Williams-Hawkings. Besides a reference geometry, a modified geometry was studied. The modifications consisted of serrations at the outer nozzle lip. The modified geometry was expected to give a noise reduction in the far field. Tbe turbulence-modelling methodology applied, was that of the Detached-Eddy Simulation. During the project, modifications of the DES were found necessary. Their description can be found within this report. Tbe flow-field results found numerically are compared to measurements. While they are found to agree well for the serrated configuration, the simulation of the reference geometry suffers from delayed turbulence in the outer shear layer. Possible reasons are discusscd within the report. Additionally, the numerical far-field noise prediction is compared with experimental data, and differences to the experimental data are discussed. The overall sound pressure levels predicted numerically are in good agreement with the experimental.
FREQUENZ. Simulation des Strahllärms bei gezahnte Düsen. Schlussbericht. Vorhabenbezeichnung: Verbesserung der Vorhersagegenauigkeit der Navier-Stokes-Verfahren. Laufzeit des Vorhabens: 01.11.2003 bis 31.10.2007, 01.11.2007 bis 30.04.2008
2008
28 Seiten, 7 Bilder, 2 Tabellen, 30 Quellen
Report
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