Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion

Ein sehr interessantes Forschungsfeld ist die Untersuchung der Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion. Darunter versteht man die gegenseitige Beeinflussung von Struktur, Strömung und zugehöriger Schallentstehung. Dazu wird am Fachgebiet in Kooperation mit Wissenschaftlern der City University in London experimentell untersucht, wie sich die regelmäßige Ablösung von Wirbeln an einem umströmten Zylinder (die sogenannte Kármán'sche Wirbelstraße) durch stromab angebrachte flexible Klappen (sogenannte Flaps oder Flaplets) beeinflussen lässt und welche Auswirkungen diese Beeinflussung auf die aerodynamische Schallentstehung hat. Neben akustischen Messungen im Windkanal zählen dazu optische sowie aerodynamische Messungen des Strömungsfeldes. Dabei zeigte sich, dass sich durch die Eigenmoden der Flaplets und deren zugehörigen Eigenfrequenzen die Frequenz des sogenannten Äolstons beeinflussen lässt, da es zu einem Lock-in zwischen der Strömungsablösung und der Bewegung der Flaplets kommt.

Basierend auf diesen Erkenntnissen wird in einem weiteren Schritt wird die mögliche Minderung der Schallentstehung an der Hinterkante umströmter Tragflügel durch flexible Klappen untersucht. Hierbei liegt der Fokus in erster Linie auf der aerodynamischen Schallentstehung aufgrund der Wechselwirkung einer laminaren Grenzschicht mit der Tragflügelhinterkante, da auch diese zu deutlichen tonalen Charakteristika im akustischen Spektrum führt.

Weiterführende Literatur zur Untersuchung an Zylindern (Auswahl):

Kamps, L., Geyer, T. F., Sarradj, E., Brücker, C.: Vortex shedding noise of a cylinder with hairy flaps. Journal of Sound and Vibration 388, 69 - 84, 2017

Geyer, T. F., Kamps, L., Sarradj, E., Brücker, C.: Vortex Shedding and Modal Behavior of a Cirular Cylinder Equipped with Flexible Flaps. Acta Acustica united with Acustica, Vol. 105 (1), 210 - 219, 2019

Zur Untersuchung an Tragflügeln (Auswahl):

Talboys, E., Geyer, T. F., Brücker, C.: An aeroacoustic investigation into the effect of self-oscillating trailing edge flaplets. Journal of Fluids and Structures, Vol. 91, 2019

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