Werkzeug zur akustischen Auswertung aerodynamischer Daten
APSIM
APSIM ist ein Ffowcs-Williams & Hawkins Code, mit dem aerodynamische Daten ausgewertet werden können, um den Schalleintrag an entfernten Mikrofon-Positionen zu bestimmen. Im Gegensatz zu Verfahren der numerischen Aero-Akustik (CAA), müssen die Lärmquellen vom Nutzer in Form von Druckflächen, zum Beispiel den Druckverteilungen auf Körperoberflächen, bereitgestellt werden. Der Transport der akustischen Signale zu den entfernten Mikrofonen wird dann von APSIM übernommen. Die Eingabedaten können aus numerischen Simulationen mit CFD oder Panelverfahren kommen, aber auch aus experimentell gewonnenen Druckverteilungen. Eine Modifikation der Farassat 1a Formulierung erlaubt es, nicht nur Druckverteilungen auf Körperoberflächen zur Berechnung der Schallemission auszuwerten, sondern es können beliebige einen Körper einhüllende Flächen im Raum verwendet werden. Ein Beispielergebnis vom HART II Modellrotor zeigt Abbildung 1.
Beispielergebnis vom HART II Modellrotor
Abb. 1: Lärmteppich des HART II Experimentes (links) und Strömungsberechnung mit FLOWer und akustische Auswertung mit APSIM (rechts).
APSIM wird zurzeit überwiegend für die effiziente Vorhersage von Lärm von Hubschrauberrotorblättern genutzt. Die Hauptanteile sind Dicken- und Kraftlärm, so dass die Vernachlässigung von Breitbandlärm in der Farassat 1a Formulierung hinreichend gültig ist. APSIM ist in den gekoppelten aero-elastischen Berechnungsprozess von Hubschrauberrotoren eingebettet (Abbildung 2). Die Software wird zur Analyse der Schallemission von innovativen Hubschraubern, wie zum Beispiel dem Verbundhubschrauber RACER oder Propellern von eVTOLs (Lufttaxis) genutzt, sowie zur akustischen Optimierung leiser Rotorblätter. In dem Berechnungsprozess werden hierzu die Daten für APSIM mit UPM oder FLOWer-HOST gekoppelten Rechnungen bereitgestellt.
Aeroelastischer Kopplungsprozess
Abb. 2: Aeroelastischer Kopplungsprozess von Hubschrauberrotoren inklusive akustischer Vorhersage von APSIM
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