Schallausbreitungsmodelle

Das Institut für Physik der Atmosphäre entwickelt und betreibt numerische Schallausbreitungsmodelle. In Kombination mit meteorologischen meso- und mikroskaligen Modellen beschreiben sie das System Atmosphäre-Topografie-Schallfeld in konsistenter Weise. Die Schallausbreitungsmodelle werden für wissenschaftliche Untersuchungen verwendet um den Einfluss komplexer Geländestrukturen (Täler, Straßenschluchten, Vegetation, usw.) unter realistischen meteorologischen Bedingungen zu studieren. Dies dient unter anderem der Optimierung des Schallschutzes. Darüber hinaus bilden die Modelle auch die Grundlage für vereinfachte Berechnungsverfahren.

Zwei unterschiedliche Typen von Schallausbreitungsmodellen sind derzeit in Verwendung:

• Das linearisierte Euler-Modell AKU3D basiert auf prognostischen Gleichungen für den Schalldruck und die Schallschnellekomponenten. Sie werden numerisch gelöst (zwei- oder dreidimensional) mit Hilfe von Verfahren höherer Ordnung. Das Modell berücksichtigt optional meteorologische Effekte (mittlere Strömung und Temperatur, turbulente Fluktuationen), orografische Effekte, vollständig oder teilweise reflektierende Hindernisse und Boden mit endlicher Impedanz.
  
• Das Langrangesches Schallpartikelmodell AKUMET basiert auf der Schallstrahlentheorie. Eine große  Anzahl von Schallpartikeln wird an der Quelle in die Umgebung freigesetzt. Die Schallpartikel bewegen sich mit Schallgeschwindigkeit entlang gekrümmter Schallstrahlen und tragen die Schallenergie in das Modellgebiet. Die Anzahl von Schallpartikeldurchgängen wird in Gitterzellen gezählt um den örtlichen Schallpegel zu bestimmen. Im Falle einer kohärenten Quelle werden auch die Wellenlänge und die Phase ausgewertet. Das Modell berücksichtigt optional meteorologische Effekte (mittlere Strömung und Temperatur, turbulente Fluktuationen), orografische Effekte, vollständig oder teilweise reflektierende Hindernisse und Boden mit endlicher Impedanz.