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Experimentelle Untersuchung eines 2D Tragflügelprofils zu kohärenten Strukturen in der turbulenten Grenzschicht (de)
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Abstract:
Der Lärm von Windturbinen ist ein Hauptproblem für die Nutzung der Windenergie an Land. Unter den verschiedenen Geräuschquellen von Windturbinen wurde der breitbandige Eigenlärm der Tragflächen, genauer gesagt der Hinterkantenlärm, als wesentliche Quelle der Schallemission identifiziert. Neben der Notwendigkeit, die Schallerzeugung der Hinterkante vorherzusagen und zu verstehen, besteht auch die Notwendigkeit, Kontrollstrategien zu entwickeln, um den von der Hinterkante abgestrahlten Lärm zu mindern. Dazu sollen neue Ansätze zur Modellierung der Ursache der Hinterkantenschallentstehung getestet werden, die sich auf den physikalischen Mechanismus konzentrieren. Bei den Methoden der linearen Stabilitätsanalyse wird davon ausgegangen, dass kohärente Strukturen in der turbulenten Grenzschicht für die Schallentstehung an der Hinterkante verantwortlich sind. Zur Validierung dieser Methoden wird ein NACA0012 Tragflügelprofil mit einer Sehnenlänge von 10 cm im Windkanal der TU Berlin vermessen. Zwei verschiedene Mikrofonarraymessungen mit einem planaren 64-Kanal Array und einem 40-Kanal Linienarray zur Lokalisierung der Schallquellen an der Tragflügelhinterkante wurden durchgeführt. Zusätzlich wurde das Strömungsfeld mit einer Hitzdrahtsonde und Oberflächendruckbohrungen auf dem Tragflügel vermessen. Die Array-Daten werden mithilfe von Algorithmen zur Entfaltung und inversen Mikrofonarraymethoden verarbeitet, um die akustischen Quellen zu lokalisieren und die zugehörigen Spektren den Lärmentstehungsmechanismen zuzuordnen.