Umströmungslärm ist eine bedeutende Lärmquelle beim Landeanflug moderner Verkehrsflugzeuge mit leisen Triebwerken. Das konkrete Ziel dieser Arbeit ist die Vorausberechnung des breitbandigen Umströmungslärms von Tragflächen mit gesetzten Vorflügeln und Landeklappen in zwei Raumdimensionen. Es werden die akustischen Störungsgleichungen (APE) gelöst, deren instationärer, turbulenter Quellterm effizient mit der FRPM (Fast Random Particle Mesh) Methode aus statistischer Turbulenzinformation einer RANS (Reynolds-Averaged Navier Stokes) Rechnung modelliert wird. Die räumliche Diskretisierung der APE erfolgt auf flexiblen, unstrukturierten Dreiecksgittern mit Hilfe einer Diskontinuierlichen Galerkin (DG) Methode, die Lagrange Polynome als Formfunktionen einsetzt. Um die Zuverlässigkeit dieser DG-Methode zu testen, wurde u.a. das Schallfeld eines Monopols in einer Grenzschicht berechnet, oder auch der Hinterkantenlärm einer dünnen, ebenen Platte. Es ergab sich eine sehr gute Übereinstimmung mit theoretischen Lösungen oder mit Rechnungen, die mit dem Aeroakustik-Löser PIANO des DLR durchgeführt wurden. PIANO basiert auf einer finite Differenzen Methode und arbeitet nicht auf unstrukturierten, sondern auf blockstrukturierten Rechengittern. Bei der Vorhersage des Umströmungslärms komplexer Tragflügelkonfigurationen ergab sich eine sehr gute Übereinstimmung von DG-FRPM-Rechnungen und PIANO-FRPM-Rechnungen. Zudem passt der berechnete Lärm gut mit Windkanalmessungen und Ergebnissen aufwändiger, skalenauflösender Ansätze wie LES (Large Eddy Simulation) zusammen.

    Airframe noise significantly contributes to the overall noise level of modern airliners with quiet engines, especially during the approach and landing phase of flight. The particular goal of this work is to predict broadband airframe noise of airfoil wings with deployed slats and flaps in two spatial dimensions. The Acoustic Perturbation Equations (APE) are solved, efficiently modelling their unsteady turbulent source term via the Fast Random Particle Mesh (FRPM) method based on statistical turbulence information from a RANS (Reynolds-Averaged Navier Stokes) computation. The APE are spatially discretized on flexible, unstructured, triangular meshes using a Discontinuous Galerkin (DG) method with shape functions given by Lagrange polynomials. To test this DG method's reliability, the sound field of a monopole in a boundary layer, and trailing edge noise of a thin, flat plate are computed among others. There is very good agreement with theory and with comparative solutions obtained with DLR's aeroacoustics code PIANO, which employs a finite difference scheme, and accordingly does not work on unstructured, but on block-structured grids. Considering the prediction of high-lift systems' airframe noise, there is very good agreement of DG-FRPM computations and PIANO-FRPM solutions. Furthermore, acoustic results agree well with wind tunnel measurements and expensive scale-resolving approaches like Large Eddy Simulation (LES).


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    Title :

    Airframe noise prediction using a discontinuous Galerkin method


    Contributors:


    Publication date :

    2011


    Size :

    120 Seiten, Bilder, Tabellen, 94 Quellen



    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    English





    Application of a Discontinuous Galerkin Method to Predict Airframe Noise

    Bauer, Marcus / Dierke, Juergen / Ewert, Roland | AIAA | 2009



    Airframe Noise Prediction Method

    M. R. Fink | NTIS | 1977


    Airframe Noise Prediction Evaluation

    K. J. Yamamoto / M. J. Donelson / S. C. Huang et al. | NTIS | 1995