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Validierung eines analytischen Modells zur Schallausbreitung durch eine Fanstufe (de)
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Abstract:
Im Rahmen einer Messkampagne wurde die Ausbreitung akustischer Moden durch eine Rotor-Stator-Stufe am DLR-Versuchsstand CRAFT experimentell untersucht. Der CRAFT-Referenz-Fan ist repräsentativ für ummantelte Antriebe von Kleinflugzeugen und weist alle relevanten subsonischen Fanschallquellen auf, die auch an großen Flugzeugtriebwerken auftreten. Ausgewählte Moden wurden gezielt mithilfe eines Lautsprecherarrays im Austrittskanal angeregt und stromauf in Richtung Fan abgestrahlt. Das austrittseitige Schallfeld, welches sich aus den abgestrahlten sowie am Fan reflektierten Anteilen zusammensetzt, sowie das in die Einlaufsektion durch den Fan transmittierte Schallfeld wurden durch Mikrofonarrays vor und hinter der Fanstufe abgetastet.Die gemessenen Transmissions- und Reflexionskurven sollen der Validierung zwei kombinierter analytischer Modelle dienen. Es wird ein Modell genutzt, welches die Ausbreitung der Moden durch unbelastete, gleichmäßig angeordnete Schaufeln beschreibt, die als Platten modelliert werden. Um den Einfluss der Strömungsumlenkung durch die Schaufeln auf die Moden zu berücksichtigen, wird ein weiteres Modell hinzugezogen.Insgesamt zeigt sich eine gute Übereinstimmung der berechneten Reflexionsgrade mit den experimentellen Daten, wobei im hohen Frequenzbereich größere Differenzen auftreten. Mit Modenstreuung verbundene Einbrüche der Transmission bei hohen Frequenzen werden nicht durch das Modell erfasst, welches für fast alle Moden eine starke Transmission vorhersagt. Zwar werden die Pegel der Streumoden, insbesondere bei Mehrfachstreuungen, unterschätzt, grundlegende Trends jedoch gut wiedergegeben.