Tonale Schallleistungsbestimmung am Austritt einer transsonischen Radialverdichterstufe auf Basis von Azimutalmodenanalysen
Armin Faßbender
Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Verfahrensweise zur experimentellen Bestimmung der von einem Radialverdichter in die Druckleitung emittierten tonalen Schallleistung. Die Bestimmung der Schallleistung erfolgt bei diesem Verfahren auf Basis von Azimutalmodenanalysen, für welche die Schalldruckpegel am Austritt der Verdichterstufe mit ringförmig angeordneten und wandbündig montierten Sensoren erfasst werden. Für die Validierung der methodischen Vorgehensweise und die Abschätzung von Unsicherheiten bei der Bestimmung der Schallleistung werden in dieser Arbeit die Ergebnisse von hochaufgelösten, instationären Strömungssimulationen einer transsonischen Radialverdichterstufe mit unbeschaufeltem Diffusor und Spiralgehäuse herangezogen und die am Austritt der Verdichterstufe auftretenden Schallfelder mit einem Verfahren zur vollständigen Radialmodenanalyse untersucht. Im Rahmen von experimentellen Untersuchungen an einem großskaligen Radialverdichterprüfstand wird die Anwendbarkeit des Verfahrens schließlich nachgewiesen und die Betriebspunktabhängigkeit der tonalen Schallleistungsemissionen für die ersten beiden Schaufelwechselfrequenzen ermittelt. Die mit diesem Verfahren gewonnenen experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die betriebspunktabhängigen Variationen der Schallleistung die zuvor bestimmten Unsicherheiten um ein Vielfaches übersteigen. Der Drosselzustand der Verdichterstufe erweist sich bei der Analyse der Betriebspunktabhängigkeit als ein ebenso wichtiger Einflussfaktor wie die Drehzahl.
