Strömung und strömungsinduzierte Schallabstrahlung von Seitenkanalgebläsen:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Shaker Verlag
2018
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| Schriftenreihe: | Schriftenreihe des Lehrstuhls für Prozessmaschinen und Anlagentechnik
Band 38 |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XXII, 297 Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm, 485 g |
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|---|---|
| adam_text | IN H ALTSVERZEICH N IS
SYM BOLVERZEICHNIS VII
A BSTRACT X V II
KURZFASSUNG X IX
1 E INLEITUNG 1
1.1 EINFUEHRUNG UND MOTIVATION
.........................................................................
1
1.2 GRUNDLAGEN DER S EITENKANALGEBLAESE
............................................................
2
1.2.1 AUFBAU UND F UNKTIONSW
EISE............................................................. 2
1.2.2 C
HARAKTERISIERUNG................................................................................
3
1.3 STAND DER TECHNIK
.........................................................................................
9
1.3.1 STROEMUNG IN SEITENKANALGEBLAESEN
................................................... 9
1.3.2 GEOMETRISCHE MODIFIKATION ZUR STROEMUNGSBEEINFLUSSUNG
.............
16
1.3.3 AKUSTIK IN SEITENKANALGEBLAESEN
......................................................
18
1.4 BEITRAG UND AUFBAU DER ARBEIT
................................................................... 23
2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN 27
2.1 GRUNDGLEICHUNGEN DER STROEM UNGSM
ECHANIK................................................ 27
2.2 NUMERISCHE STROEM
UNGSMECHANIK...................................................................
32
2.2.1 STATIONAERE LOESUNG DER REYNOLDS-GEMITTELTEN NAVIER-STOKES GLEI
CHUNGEN ( R A N S ) 33
2.2.2 INSTATIONAERE LOESUNG DER REYNOLDS-GEMITTELTEN NAVIER-STOKES GLEI
CHUNGEN (URANS) 35
2.2.3 FAVRE-GEMITTELTE NAVIER-STOKES GLEICHUNGEN
........................
36
2.2.4 SHEAR-STRESS-TRANSPORT M ODELL
.........................................................
39
2.3 STRUKTURM
ECHANIK............................................................................................
42
2.3.1 G RU N D LA G E N
.........................................................................................
42
2.3.2 D AEM
PFUNG............................................................................................
45
2.3.3 BESCHREIBUNG DER
STRUKTURSCHWINGUNG............................................. 46
2.4 METHODE DER FINITEN E LE M E N TE
......................................................................
46
2.5 A K U S T I K
............................................................................................................
49
2.5.1 GRUNDLAGEN DES LUFTSCHALLS
................................................................
49
- 2.5.1.1 HOMOGENEN
WELLENGLEICHUNG............................................. 49
2.5.1.2 AEROAKUSTISCHE ANALOGIE NACH L IG H TH
ILL.......................... 52
2.5.1.3 DILATATIONSTHEORIE NACH R I B N E R
......................................
54
2.5.1.4 AEROAKUSTISCHE SCHALLAUSBREITUNG MITTELS PCWE . . . 55
2.5.1.5 ANALYTISCHE LOESUNG DER W ELLENGLEICHUNG
......................
56
2.5.2 BESCHREIBUNG VON G ERAEU SC H EN
.........................................................
57
2.5.3 NUMERISCHE BERECHNUNG DER SCHALLAUSBREITUNG MITTELS FINITER ELE
MENTE
...................................................................................................
58
2.5.4 BERECHNUNG DER SCHALLAUSBREITUNG NACH FFOWCS-WILLIAMS UND
H A W K IN G
S.............................................................................................
60
2.6 FLUID-STRUKTUR-AKUSTIK K O P P LU N G
................................................................. 61
2.6.1 MASCHINENAKUSTISCHE G
RUNDGLEICHUNG............................................. 62
2.6.2 FLUID-STRUKTUR K
OPPLUNG...................................................................
64
2.6.3 STRUKTUR-AKUSTIK K O P P LU N G
............................................................. 65
3 V ERSUCHSAUFBAUTEN, M ESSTECHNIK UND VERSUCHSDURCHFUEHRUNG 67
3.1 K ENNLINIENM ESSUNG
.........................................................................................
71
3.1.1 UMRECHNUNG DER BETRIEBSPUNKTE AUF N ORM BEDINGUNGEN
.............
72
3.2
STRUKTURSCHWINGUNG.........................................................................................
74
3.2.1 STRUKTURBESCHLEUNIGUNG
................................................................... 74
3.2.2
STRUKTURSCHNELLE...................................................................................
74
3.3
SCHALLABSTRAHLUNG.............................................................................................
77
3.4 DEFINIERTE S TRUKTU RAN REG U N G
.........................................................................
78
3.4.1 MECHANISCHE STRUKTURANREGUNG
......................................................
78
3.4.1.1 ELEKTROMECHANISCHER S CHW
INGERREGER............................. 78
3.4.1.2 IM P U LSH AM M
ER................................................................... 80
3.4.2 AKUSTISCHE STRUKTURANREGUNG
.......................................................... 81
3.4.3 AKUSTISCHE ENTKOPPLUNG DES U NTERBRECHERBEREICHS
......................
81
3.5 DRUCKMESSUNGEN IM S TROEM U N G SFELD
............................................................. 83
3.5.1 WANDDRUCK IM
SEITENKANAL................................................................
84
3.5.2 SCHAUFELOBERFLAECHENDRUCK IM ROTIERENDEN S Y STE M
.......................... 85
3.6 MESSUNG DER SCHAUFELSCHWINGUNG IM B E TR IE B
..............................................
89
3.7 GEOMETRIE UND B ETRIEBSPARAM
ETER................................................................ 89
3.7.1 GEOMETRISCHE UND MECHANISCHE E IG E N SCH A FTE N
............................. 90
3.7.2 HYDRODYNAMISCHE EIGENSCHAFTEN
......................................................
92
4 STROEM UNG IN SEITENKANALGEBLAESEN 97
4.1 NUMERISCHE KLAERUNG DES D RUCK AU FB AU S
......................................................
97
4.1.1 THEORETISCHES M O D E LL
.........................................................................
98
4.1.2 S IM
ULATIONSSETUP................................................................................
99
4.1.3 ZENTRIFUGALKRAFTEINFLUSS AUF DEN D RUCKAUFBAU
....................................
100
4.2 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNG DER S TR OE M U N G
............................................. 107
4.2.1 TEM
PERATURVERTEILUNG..............................................................................107
4.2.2 W A N D D RU C K
.............................................................................................
109
4.2.2.1 STATIONAERE WANDDRUCKVERTEILUNG
........................................
110
4.2.2.2 INSTATIONAERE WANDDRUCKVERTEILUNG
.....................................
113
4.2.3 SCHAUFELOBERFLAECHENDRUCK IM ROTIERENDEN S Y STEM
...............................118
4.3 NUMERISCHE BESCHREIBUNG DER STROEMUNG
........................................................126
4.3.1 S IM
ULATIONSSETUP....................................................................................127
4.3.1.1 RANDBEDINGUNGEN
..................................................................127
4.3.1.2 NUMERISCHE M O D E LLE
..............................................................
128
4.3.1.3 BESONDERHEITEN DER AKUSTISCHEN PRODUKTIONSRECHNUNGEN 129
4.3.2 G ITTE RSTU D IE
.............................................................................................
129
4.3.3 EINFLUSS DES TURBULENZM ODELLS
.............................................................
136
4.3.4 EINFLUSS DER WAERMEABGABE UEBER DAS GEHAEUSE
.................................136
4.3.5 NUMERISCH BERECHNETES
STROEMUNGSFELD.................................................139
4.3.6
ZUSAMMENFASSUNG....................................................................................152
5 STRUKTURSCHW INGUNG UND SCHALLABSTRAHLUNG 155
5.1
STRUKTURSCHWINGUNG......................................................................................
155
5.2 SCHALLABSTRAHLUNG
.........................................................................................
158
5.2.1 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN DER STRUKTURSCHWINGUNG UND DER SCHALL
ABSTRAHLUNG
.............................................................................................
162
5.2.2 SKALIERUNG DER SCHALLDRUCKPEGELSPEKTREN
..........................................
163
5.2.3 EINFLUSS DER ANTRIEBSEINHEIT (ELEKTROMOTOR)
....................................164
5.3 ZUSAMMENFASSUNG
.........................................................................................
166
6 H YDRODYNAM ISCHE STRUKTURANREGUNG 167
6.1 M
ODALANALYSE................................................................................................168
6.2 STRUKTURSCHWINGUNG IM BETRIEB (3D-LSV)
....................................................174
6.3 STRUKTURANREGUNG IM UNTERBRECHERBEREICH
....................................................176
6.3.1 STRUKTURANREGUNG AUF DER DRUCKSEITE DES U NTERBRECHERS
.................
176
6.3.2 STRUKTURANREGUNG WAEHREND DER SCHAUFELPASSAGE DES UNTERBRECHERS 177
6.3.3 STRUKTURANREGUNG AUF DER SAUGSEITE DES U NTERBRECHERS
....................
178
6.4 MECHANISCHE ANREGUNG MITTELS ELEKTROMAGNETISCHEM SCHWINGERREGER . .
179
6.4.1 ANREGUNG DES U
NTERBRECHERS.................................................................179
6.4.2 ANREGUNG UND SCHWINGUNG DER
LAUFRADSCHAUFELN..............................183
6.5 NUMERISCHE BERECHNUNG DER STRUKTURSCHWINGUNG BASIEREND AUF HYDRODY
NAMISCHEN DRUCKFLUKTUATIONEN (FSI) 186
6.6
ZUSAMMENFASSUNG..........................................................................................190
7 SCHALL IM SEITENKANAL 193
7.1 AKUSTISCHE RAUMMODEN IM SEITENKANAL
...................................................
194
7.2 AEROAKUSTISCHE SCHALLQUELLEN
......................................................................
200
7.2.1 SCHALLQUELLEN IM U NTERBRECHERBEREICH
.................................................
200
7.2.1.1 SCHALLQUELLEN AUF DER DRUCKSEITE DES UNTERBRECHERS . . 202
7.2.1.2 SCHALLQUELLEN WAEHREND DER SCHAUFELPASSAGE DES UNTER
BRECHERS
....................................................................................204
7.2.1.3 SCHALLQUELLEN AUF DER SAUGSEITE DES UNTERBRECHERS . . . 204
7.2.2 SCHALLQUELLEN IM
SEITENKANALBEREICH....................................................205
7.3 AEROAKUSTISCHES SCHALLFELD IM
SEITENKANAL................................................206
7.4 INNERE SCHALLERZEUGUNG DURCH STRUKTURSCHWINGUNG DES UNTERBRECHERS .
. 212
7.5
ZUSAMMENFASSUNG.........................................................................................
212
8 A EROAKUSTISCHE STRUKTURANREGUNG 215
8.1 AKUSTISCHE ANREGUNG MITTELS H
ORNTREIBER................................................215
8.2 SCHALLUEBERTRAGUNG IM
SEITENKANALGEBLAESE................................................218
8.3 NUMERISCHE BERECHNUNG DER STRUKTURSCHWINGUNG BASIEREND AUF AKUSTI
SCHEN
DRUCKFLUKTUATIONEN.............................................................................220
8.4
ZUSAMMENFASSUNG.........................................................................................
220
9 SCHALLABSTRAHLUNG 223
9.1 SCHALLABSTRAHLUNG BASIEREND AUF GEMESSENER OBERFLAECHENSCHNELLE
.... 223
9.1.1 SCHALLAUSBREITUNGSRECHNUNG MITTELS IN TEG RALV ERFAH REN
....................
224
9.1.2 SCHALLAUSBREITUNGSRECHNUNG MITTELS AKUSTISCHER WELLENGLEICHUNG 227
9.2 SCHALLABSTRAHLUNG BASIEREND AUF NUMERISCHEN EINGANGSDATEN (FSAI) . .
232
9.2.1 BERECHNUNG DER SCHALLABSTRAHLUNG BASIEREND AUF AEROAKUSTISCH
INDUZIERTER S TRUKTURSCHW INGUNG
...................................................
233
9.2.2 BERECHNUNG DER SCHALLABSTRAHLUNG BASIEREND AUF HYDRODYNAMISCH
INDUZIERTER S TRUKTURSCHW INGUNG
...................................................
236
9.3 EXPERIMENTELLER ZUSAMMENHANG ZWISCHEN STRUKTURSCHWINGUNG UND SCHALL
ABSTRAHLUNG 238
9.4
ZUSAMMENFASSUNG.........................................................................................
242
10 O PTIM IERUNGSANSAETZE FUER DIE STROEM UNGSFUEHRUNG UND ZUR SCHALLREDUK
TION 245
10.1 HYDRODYNAMISCHE O PTIM IERUNGSANSAETZE
..........................................................
245
10.1.1 INNERE SEITENKANALGEOM
ETRIE.................................................................246
10.1.2 SAUG- UND D RU C K STU TZ E N
................................................................248
10.2 AKUSTISCHER OPTIMIERUNGSANSATZ AM U NTERB RECH ER
................................
254
10.3 ZUSAMMENFASSUNG
.........................................................................................
262
11 ZUSAM M ENFASSUNG 265
11.1 S TROE M U N G
.............................................................................................................
265
11.2 STRUKTURSCHWINGUNG UND
SCHALLABSTRAHLUNG....................................................267
11.3 HYDRODYNAMISCHE
STRUKTURANREGUNG.................................................................267
11.4 AEROAKUSTISCHE SCHALLENTSTEHUNG UND S TRUKTU RAN REG U N G
.............................
268
11.5 KOERPERSCHALLINDUZIERTE
LUFTSCHALLABSTRAHLUNG.................................................270
11.6 O PTIM
IERUNG..........................................................................................................
271
12 AUSBLICK 273
I ANHANG 275
A M ATHEM ATISCHE GRUNDLAGEN 277
G RA D IE N
T.......................................................................................277
DIVERGENZ
....................................................................................278
R O TA TIO N
.......................................................................................278
L APLACE-O
PERATOR.......................................................................278
RECHENREGELN
................................................................................
279
ROTATION DES G
RADIENTEN....................................................279
DIVERGENZ DER R O T A T I O N
....................................................
279
DIVERGENZ DES G RA D IE N TE N
.................................................
279
A.0.1 FOURIER TRANSFORM
ATION..........................................................................
279
A.0.2 KOHAERENZ
.................................................................................................
281
B U NTERBRECHERW INKEL 283
LITERATURVERZEICHNIS 284
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