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Abstract (German)

Neben den aerodynamischen Daten ist die Schallleistung eine wichtige Kenngröße von Ventilatoren.

Die Berechnung des Schalls unmittelbar aus den Grundgleichungen der Strömungsmechanik

(„Computational Aeroacoustics“) scheint für den praktischen Einsatz in den nächsten

Jahren nicht möglich, obwohl in den vergangenen Jahren methodisch erhebliche Fortschritte

erzielt wurden.

In der vorliegenden Arbeit wird die Schallabstrahlung eines Axialventilators unter Verwendung

halbempirischer Verfahren aus der Literatur vorherberechnet und mit Messungen verglichen.

In diesen Verfahren werden die Geräuschanteile der verschiedenen Quellen getrennt

voneinander ermittelt und am Ende - auch spektral - zusammengesetzt. Ein Schwerpunkt der

Arbeit liegt auf der Untersuchung des Geräuschmechanismus „Interaktion der Ventilatorschaufeln

mit der Zuströmturbulenz“, der schon für relativ geringe Turbulenzgrade in der Einlaufströmung

einen dominierenden Anteil am Gesamtspektrum des Ventilators hat. Mit Hilfe

von Hitzdrahtmessungen werden die charakteristischen Turbulenzparameter unterschiedlicher

Zuströmkonfigurationen zum Ventilator ermittelt und als Eingangsgrößen in die Geräuschberechnungsverfahren

verwendet. Die prognostizierten spektralen Schallleistungspegel sowie

die Gesamtschallleistungspegel stimmen bei allen untersuchten Zuströmkonfigurationen befriedigend

mit den Messungen überein.

Abstract (English)

Beside the aerodynamic performance the sound power is an important parameter of fans. The

direct noise calculation based on the governing equations of fluid mechanics (“Computational

Aeroacoustics“) seems not to be applicable for industrial use within the next years although

recently considerable methodical progress was achieved.

This work is concerned with the prediction of broadband noise from an axial fan by means of

semi-empirical noise prediction models taken from literature and the comparison with

measurements. In these models different noise generating mechanisms are taken into account

and modeled separately. Emphasis is placed on the investigation of the mechanism “inflow

turbulence and interaction with the fan blades”, which can become a dominant factor in the

broadband noise spectrum of the fan if the incoming flow is disturbed. Characteristic

parameters of a range of turbulent flow fields generated by various inflow arrangements are

measured with hot wire anemometry and fed into the fan noise prediction models. The

predicted broadband spectra as well as the broadband overall sound power levels are in

reasonable or even satisfying agreement with the measurements.

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