Vom leisen Flug der Eulenvögel zur Minderung der Schallentstehung an Tragflügeln

Während der aerodynamisch erzeugte Lärm beim Menschen erst seit vergleichsweise kurzer Zeit Aufmerksamkeit gefunden hat, hat ein solches Geräusch schon seit Millionen von Jahren Bedeutung für den Flug von beutegreifenden Vögeln. Die meisten Eulenvögel (Strigiformes) weisen verschiedene Anpassungen auf, um Flug für ihre Beutetiere praktisch unhörbar zu machen und minimieren auf diese Weise die Fluchtchancen der Beutetiere. Im Mittelpunkt eines vom Fachgebiet Technische Akustik durchgeführten Forschungsprojektes stand die Erforschung dieses leisen Fluges und die Nutzbarmachung für technische Anwendungen.

Das im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms „Strömungsbeeinflussung in der Natur und Technik“ geförderte Vorhaben lieferte einen Beitrag zur Übertragung der Mechanismen des extrem leisen Eulenflugs auf die Technik. Eine der Möglichkeiten der Übertragung dieser Mechanismen ist der Einsatz poröser Oberflächen bzw. die Fertigung umströmter Körper aus porösem Material. Die dabei zu beobachtende Beeinflussung der Schallentstehung bei der Umströmung von festen Körpern hängt von den Beschaffenheitsparametern des porösen Materials ab.

Die Ausgangsfrage des Vorhabens war daher, welcher Art diese Abhängigkeit ist und welches die wesentlich beeinflussenden Beschaffenheitsparameter sind. Aus anderen Anwendungsbereichen sind eine Reihe von Beschaffenheitsparametern poröser Stoffe bekannt, die zu einer homogenisierten Beschreibung des porösen Materials verwendet werden. Für Anwendungen der Materialien als akustische Absorber sind insbesondere die Parameter (Durch-)Strömungswiderstand bzw. Permeabilität, Porosität und Tortuosität von Bedeutung. Im Rahmen des Vorhabens konnte gezeigt werden, dassvor allem der (Durch-)Strömungswiderstand sowie die Porosität ebenfalls bestimmend für die Beeinflussung der Umströmung von Körpern aus porösem Material sind.

Ziel des Vorhabens war es, ein Modell zu entwickeln, das die detaillierte Analyse des Einflusses dieser Beschaffenheitsparameter auf die Schallentstehung und die Schallabstrahlung ermöglicht. Dazu erfolgten umfangreiche Messungen an Modellkörpern aus porösem Material im aeroakustischen Windkanal, welche als Basis für die Modellentwicklung dienten. Dabei wurde neben der Schallentstehung auch der Einfluss des Materials auf die aerodynamischen Eigenschaften untersucht. Eine Untersuchung der Eigenschaften des Federkleides von Eulenvögeln im Vergleich zu anderen Vögeln lieferte quantitative Aussagen zu den porösen Beschaffenheitsparametern sowie zusätzliche Informationen für die Experimente im Windkanal liefern.

Die Ergebnisse des Projekts sind bei wissenschaftlichen Tagungen sowie in einer Reihe wissenschaftlicher Artikel veröffentlicht worden. Dazu zählen:

Zum leisen Eulenflug (Auszug):

Sarradj, E., Fritzsche, C., Geyer, T.: Silent Owl Flight: Bird Flyover Noise Measurements. AIAA Journal (49:4), pp. 769-779, 2011

Geyer, T., Sarradj, E., Fritzsche, C.: Silent Owl Flight: Comparative Acoustic Wind Tunnel Measurements on Prepared Wings. Acta Acustica united with Acustica, Vol. 99, 139 - 153, 2013

Geyer, T. F., Claus, V. T., Hall, P. M., Sarradj, E.: Silent Owl Flight: The Effect of the Leading Edge Comb. International Journal of Aeroacoustics, Vol 16, Issue 3, pp. 115 - 134, 2017

Zur Anwendung an technischen Tragflügelprofilen (Auszug):

Geyer, T., Sarradj, E., Fritzsche, C.: Measurement of the noise generation at the trailing edge of porous airfoils. Experiments in Fluids, Vol. 48, pp. 291-308, 2010

Geyer, T., Sarradj, E., Fritzsche, C.: Porous Airfoils: Noise Reduction and Boundary Layer Effects. International Journal of Aeroacoustics, Vol. 9(6), pp. 787-820, 2010

Sarradj, E., Geyer, T.: Symbolic regression modeling of noise generation at porous airfoils. Journal of Sound and Vibration, 2014

Geyer, T. F., Lucius, A., Schrödter, M., Schneider, M., Sarradj, E.: Reduction of Turbulence Interaction Noise Through Airfoils with Perforated Leading Edges. Acta Acustica united with Acustica, Vol. 105 (1), 109 - 122, 2019

Geyer, T. F., Sarradj, E.: Self Noise Reduction and Aerodynamics of Airfoils With Porous Trailing Edges. Acoustics 2019, 1, 393 - 409, 2019

Unsere Webseite verwendet Cookies. Diese haben zwei Funktionen: Zum einen sind sie erforderlich für die grundlegende Funktionalität unserer Website. Zum anderen können wir mit Hilfe der Cookies unsere Inhalte für Sie immer weiter verbessern. Hierzu werden pseudonymisierte Daten von Website-Besuchern gesammelt und ausgewertet. Das Einverständnis in die Verwendung der technisch nicht notwendigen Cookies können Sie jeder Zeit wiederrufen. Weitere Informationen erhalten Sie auf unseren Seiten zum Datenschutz.

Erforderlich

Diese Cookies werden für eine reibungslose Funktion unserer Website benötigt.

Statistik

Für den Zweck der Statistik betreiben wir die Plattform Matomo, auf der mittels pseudonymisierter Daten von Websitenutzern der Nutzerfluss analysiert und beurteilt werden kann. Dies gibt uns die Möglichkeit Websiteinhalte zu optimieren.

Name Zweck Ablauf Typ Anbieter
_pk_id Wird verwendet, um ein paar Details über den Benutzer wie die eindeutige Besucher-ID zu speichern. 13 Monate HTML Matomo
_pk_ref Wird benutzt, um die Informationen der Herkunftswebsite des Benutzers zu speichern. 6 Monate HTML Matomo
_pk_ses Kurzzeitiges Cookie, um vorübergehende Daten des Besuchs zu speichern. 30 Minuten HTML Matomo