Verfügbarkeit: Strömung und strömungsinduzierte Schallabstrahlung von Seitenkanalgebläsen

Strömung und strömungsinduzierte Schallabstrahlung von Seitenkanalgebläsen:

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Münsterjohann, Sven (VerfasserIn)
Format:	Abschlussarbeit Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Aachen Shaker Verlag 2018
Schriftenreihe:	Schriftenreihe des Lehrstuhls für Prozessmaschinen und Anlagentechnik Band 38
Schlagworte:	Schallabstrahlung Strömungsakustik Fluid-Struktur-Wechselwirkung Seitenkanalgebläse Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion Seitenkanal Strömung Hochschulschrift
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	XXII, 297 Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm, 485 g
ISBN:	9783844063318 3844063315

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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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