Symbolverzeichnis ............................................... v
1 Einleitung ................................................. 1
2 Grundlagen und Stand der Forschung ......................... 7
2.1 Unterscheidung und Besonderheiten von Schalldämpfern
bzw. Linern in Triebwerken ................................. 8
2.1.1 Unterscheidung hinsichtlich der allgemeinen
Funktionsweise ...................................... 8
2.1.2 Unterscheidung hinsichtlich der Freiheitsgrade
(vorrangig Helmholtzresonatoren) .................... 9
2.1.3 Weitere konstruktive Unterscheidungsmerkmale ....... 10
2.1.4 Spezialfall - Liner für Flugtriebwerke ............. 10
2.1.5 Äußere Einflussfaktoren ...................... 10
2.2 Literatur zu Schalldämpfern/Linern in der
Triebwerksanwendung ....................................... 11
2.3 Literatur zu Drainageschlitzen und Zellinteraktion in
Linern .................................................... 13
2.4 Literatur zu Dämpferkenngrößen, Messmethodik
und Impedanzbestimmung .................................... 15
2.4.1 Schallabsorbierende Wände und Ersatzsysteme
für Helmholtzresonatoren sowie
Impedanzdefinition ................................. 15
2.4.2 Vergleich der gängigen Messverfahren ............... 16
2.4.3 Übersicht zu Impedanzbestimmungsmethoden
(engl. Impedance Eduction Methods) ................. 17
2.5 Zwischenfazit zum Stand der Forschung ..................... 20
3 Theorie der Schallausbreitung und -dämpfung in
Strömungskanälen .......................................... 21
3.1 Schallfeldzerlegung im Strömungskanal zur Bestimmung
von Streufaktoren eingebauter Dämpfer ..................... 21
3.2 Herleitung weiterführender Kenngrößen zur
Charakterisierung von Dämpfern ............................ 24
3.2.1 Integrative Dissipation ............................ 24
3.2.2 Zellinteraktionsgrad (engl. Level of Cell
Interaction, LOCI) und effektive
Kommunikationsreichweite (engl. Effective
Communication Range. ECR) .......................... 24
3.3 Halbnumerische Impedanzbestimmung (engl. Impedance
Eduction) LINUS mit akustischen Streufaktoren ............. 25
3.4 Zwischenfazit zur Theorie ................................. 27
4 Experimentelles Vorgehen .................................. 29
4.1 Messverfahren ............................................. 29
4.1.1 Absolut- und Relativkalibrierung der Mikrofone ..... 30
4.1.2 Messablauf ......................................... 30
4.1.3 Messdatenauswertung ................................ 31
4.2 Strömungsakustischer Prüfstand DUct aCoustic
Test Rig - Square cross section (DUCT-S) .................. 32
4.2.1 Genauigkeit und Fehlergrößen ....................... 33
4.2.2 Charakteristik des Strömungsrauschens im DUCT-S .... 35
4.2.3 Strömungsprofile des DUCT-S ....................... 36
4.3 Strömungsakustischer Prüfstand DUct aCoustic Test
Rig - Rectangular cross section (DUCT-R) .................. 39
4.3.1 Genauigkeit und Fehlergrößen ....................... 40
4.3.2 Strömungsprofile des DUCT-R ........................ 41
4.4 Zwischenfazit zum experimentellen Vorgehen ................ 43
5 Parameterstudien zu lokal und nichtlokal reagierenden
Strukturen ................................................ 45
5.1 Lokal reagierende Liner ................................... 47
5.1.1 Testobjekte AA-S1.AA-S2 und AA-S3 (Fa. Alenia
Aermacchi S.p.A.) .................................. 47
5.1.1.1 Testbedingungen für AA-S1, AA-S2 und
AA-S3 .......................................... 47
5.1.1.2 Einfluss der Bauform der Liner auf die
Streufaktoren .................................. 47
5.1.1.3 Einfluss der Überströmung auf die
Streufaktoren .................................. 48
5.1.1.4 Einfluss der Testobjektlänge L/D auf die
Streufaktoren .................................. 51
5.1.2 Referenztestobjekte HR-S1 /HR-S2 (Helmholtz
Resonatoren, Eigenbauten) .......................... 54
5.1.2.1 Testbedingungen für HR-S1 (DUCT-S) ............. 55
5.1.2.2 Streufaktoren der HR-Sl Grundkonfiguration
(A) und bei reduzierter Länge (B) .............. 55
5.1.2.3 Testbedingungen für HR-S2 (DUCT-R) ............. 58
5.1.2.4 Streufaktoren von HR-S2 unter
Strömungseinfluss und bei nichtlinearer
Anregung (DUCT-R) .............................. 58
5.1.2.5 Impedanzwerte von HR-S2, Vergleich DUCT-R zu
GFIT Daten ..................................... 60
5.1.3 Zwischenfazit zu lokal reagierenden Linern ......... 65
5.2 (Quasi-)Lokal und nichtlokal reagierende Liner ............ 66
5.2.1 Industriell gefertigte Testobjekte PF-S1, PF-S6
und PF-S7 (Fa. MeliCon GmbH/PFW Aerospace AG) ...... 66
5.2.1.1 Testbedingungen für PF-Liner (DUCT-S) .......... 66
5.2.1.2 Konfigurationen (quasi-)lokal (PF-S7) und
nichtlokal reagieren- der Dämpfer
(PF-S6), Freie Zellkomunikation ................ 66
5.2.1.3 Bestimmung der Zellwandporosität POAiv ......... 67
5.2.1.4 Dämpfungswirkung/Dissipation von PF-S1, PF-S6b
und PF-S7a ..................................... 67
5.2.1.5 Impedanzen für PF-S6c und PF-S7c ............... 70
5.2.1.6 Erzwungene Zellinteraktion durch abzweigende
Resonatorzel- len/folded cavities -
Bestimmung von LOCI und ECR für PF-S6b
und PF-S7a ..................................... 71
5.2.2 Zwischenfazit zu industriell gefertigten
quasilokal und nichtlokal reagierenden Linern ...... 76
5.3 Prinzipexperimente zu Zellverbindungen und nichtlokal
reagierendem Verhalten .................................... 77
5.3.1 Weiterführende Literaturstudie zu
Zellinteraktion und Drainage-schlitzen bei Linern .. 77
5.3.2 Ausgangsversuch mit Plane Liner Module (PLM) ....... 81
5.3.2.1 Aufbau des Messobjektes PLM .................... 81
5.3.2.2 PLM Konfigurationen und Testbedingungen
(DUCT-S) ....................................... 81
5.3.3 Messergebnisse der PLM-Basiskonfigurationen ........ 82
5.3.3.1 Streufaktoren der PLM-Basiskonfigurationen,
ohne Strömung .................................. 82
5.3.3.2 Streufaktoren der PLM-Basiskonfigurationen,
mit Strömung ................................... 84
5.3.3.3 PLM mit erzwungener Zellinteraktion/Folded
Cavity Konfigurationen (FC), ohne und mit
Strömung ....................................... 87
5.3.3.4 PLM - Erkenntnisse anhand der Streufaktoren .... 89
5.3.4 Auslegung des Prinzipexperimentes Scaled Liner
Cavity (SLC) ....................................... 89
5.3.4.1 Ähnlichkeitsbetrachtungen ...................... 89
5.3.4.2 Aufbau des Messobjektes SLC 1 .................. 90
5.3.4.3 SLC 1 Konfigurationen und Testbedingungen
(DUCT-S) ....................................... 91
5.3.5 Messergebnisse SLC 1 Basiskonfigurationen .......... 93
5.3.5.1 Streufaktoren von SLC1, Kammerausrichtung
längs, ohne und mit Strömung ................... 93
5.3.5.2 Dissipation von SLC1, im Vergleich bei
Kammerausrichtung längs und quer, ohne und
mit Strömung ................................... 95
5.3.5.3 SLC 1 - Erkenntnisse anhand der Streufaktoren .. 96
5.3.6 Gegenüberstellung der Basiskonfigurationen von
PLM und SLC1 ....................................... 99
5.3.7 Weiterführende Studien mit SLC1 ................... 100
5.3.7.1 Trennblechdicke/Halslänge tw ohne und mit
Strömung ...................................... 100
5.3.7.2 SLC1 mit drei Kammern und zwei Trennblechen ... 104
5.3.7.3 Erweiterte POAW-Studie ........................ 105
5.3.8 Dämpfungsregime abgeleitet aus den Messdaten
von PLM und SLC1 .................................. 105
5.3.9 Empirische Modellbildung anhand der
Messergebnisse .................................... 112
5.3.10 Zwischenfazit zu den Prinzipexperimenten PLM und
SLC sowie zur Modellbildung ....................... 114
6 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen ..................... 115
7 Ausblick ................................................... 121
Anhang ........................................................ 123
A Zusätzliches Material zu Mess- und Aus
wertungsverfahren ........................................ 125
A.l Bestimmung der POAiy der nichtlokal reagierenden
Testobjekte PF-S1, PF-S6 und PF-S7 ....................... 125
A.2 Analytische Werte der Axialresonanzen für PLM und
SLC1 ..................................................... 126
B Ergдnzende Daten und Messwerte ........................... 127
B.l Messkonfigurationen ...................................... 127
B.2 Streufaktoren der Testobjekte PF-S1, PF-S6 und PF-S7 ..... 129
B.3 Streufaktoren SLC1 Quereinbau - Machzahleinfluss ......... 130
Literatur ..................................................... 131
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