Numerische Simulation von turbulenzbedingtem Schall mit OpenFOAM

Die Reduktion der Schallemission von Maschinen gewinnt in der heutigen Zeit immer mehr an Bedeutung. In der Entwicklungsphase einer Anlage scheitert die Schallvorhersage mit kommerziellen Programmen häufig an hohen Kosten und ungeeigneten Akustikmodellen. Zielsetzung der Forschungsaufgabe ist die Anwendung der Stochastic Noise Generation and Radiation (SNGR) Methode zur schnellen Vorhersage von turbulenzbedingtem Schall mit Hilfe des Open Source OpenFOAM. Die Schallemission von einem ebenen Freistrahl wurde in dieser Arbeit mit SNGR Methode untersucht.

Die SNGR Methode verwendet eine Lösung der Reynolds gemittelte Navier-Stokes Gleichung (RANS), um die die statistischen Informationen der turbulenten Strömung zu erhalten. Auf der Grundlage dieser Informationen aus dem turbulenten Feld wird mittels der Superposition von Fourier-Moden ein zeit- und raumabhängiges stochastisches Geschwindigkeitsfeld erzeugt. Jede Fourier-Mode weist auf eine Geschwindigkeitsamplitude, einen Wellenzahlvektor, einen Phasenwinkel und einen Einheitsvektor. Diese künstlich erzeugte turbulente Geschwindigkeit wird dann als Schallquelle der auf Störgröße basierenden Gleichung verwendet. Anschließend wird diese Gleichung in OpenFOAM gelöst und die Ergebnisse als breitbandiges Geräusch dargestellt.