Es werden gezielte Massnahmen zur Reduzierung des Laerms von ummantelten Propellern (Mantelschrauben) in gestoerter und ungestoerter Zustroemung untersucht. Die Zustroemung und folgende Parameter der Mantelschraube werden variiert: Profilgeometrie, Grundrissform der Rotorblaetter (gepfeilte Blaetter), Zahl der Blaetter und Manteltiefe. Die experimentellen Untersuchungen werden durch aerodynamische und akustische Berechnungen ergaenzt.
Minderung des Propellerlaerms durch Aufklaerung des Schallentstehungsmechanismus und daran anschliessende geometrische u.a. Aenderungen. Experimentelle Untersuchungen erfolgen sowohl im Fern- wie Nahfeld, an Modellpropellern wie auch an Grossausfuehrungen. Angewendet werden Druckmesstechniken (Mikrofone, Pitotrohre), Schmalbandanalyseverfahren sowie Schlierenhochgeschwindigkeitsfotografie. Laermminderungen sind bei Sportflugzeugen, Motorseglern und Geschaeftsreiseflugzeugen in Zukunft erforderlich.
Das Forschungsvorhaben beinhaltet zwei aufeinander abgestimmte Einzelaufgaben zur Minderung des Rotorlaerms sowie des vom Rotor induzierten Innenlaerms. Hubschrauberrotorlaerm: Es soll ein realistisches Vorhersageverfahren fuer den Hubschrauberrotorlaerm entwickelt werden mit dem Ziel, schon im Entwurfstadium des Rotorsystems dessen Laermemission einer objektiven und subjektiven Beurteilung zugaenglich zu machen, um auf diese Weise laermarme Konfigurationen zu entwickeln. Zur Erreichung dieses Ziels ist der Einfluss einer Reihe noch unbekannter aeroakustischer Quellmechanismen zu klaeren, wozu eine genauere Kenntnis der instationaeren, fluktuierenden Druckverteilung auf den Rotorblaettern notwendig ist. Hubschrauberkabineninnenlaerm: Zur Laermminderung in der Kabine wird eine Reduzierung des vom Rotor induzierten Laerms bereits an der Quelle und an den Uebertragungswegen angestrebt, wozu ein analytisches Modell zur Bestimmung der Uebertragungsfunktion ins Kabineninnere bei Erregung durch Rotornahfeld- und -abstrom entwickelt werden soll. Die einzelnen Entwicklungsschritte der Laermvorhersageverfahren werden an geeigneten Versuchstraegern experimentell ueberprueft.
Das Ziel dieses Projektes ist, die von Windkraftanlagen ausgehenden Schall- und Erschütterungsemissionen besser zu verstehen. Diese Emissionen spielen eine wichtige Rolle bei der Entscheidung darüber, an welchen Standorten Windkraftanlagen aufgebaut werden dürfen. Da Gesundheit oder Lebensqualität der Menschen, die in der Nähe von Anlagen wohnen, beeinträchtigt werden können, ist es wichtig die Emissionen besser zu verstehen, um die Akzeptanz der Anlagen zu erhöhen. Weiterhin sollten die Ergebnisse dieses Projektes helfen, neue Lösungen für die Reduktion der Emissionen zu finden, die von der Industrie umgesetzt werden können. Der Beitrag der TU München zu diesem Projekt wird die Entwicklung der Simulation der Schallemissionen sein. Insgesamt wird das geplante Projekt die Vernetzung der deutschen Windenergieforschung fördern und die Verwertungsaussichten, einschließlich der Schutzrechtssituation für die deutsche Windenergieindustrie, weiter verbessern. Im Projekt wird die TUM die Ffowcs-Williams-Hawkings (FW-H) Methode verwenden, um die Schallemissionen der Windkraftanlagen zu berechnen. Die auf FW-H Methode basierte Simulation wird mit den Windkraftanlagesimulationen von USTUTT-SWE und USTUTT-IAG gekoppelt. Das Projekt besteht aus drei Phasen: Phase 1: Die Struktur der FW-H Simulation und die erforderlichen Eingaben werden definiert. Weiterhin wird ein angemessenes Interface zwischen FW-H und den Windkraftanlagesimulationen entwickelt. Phase 2: Die FW-H Simulation wird entwickelt. Die Angaben von Blatt-Oberfläche-Druck und Blattnahfeld werden verwendet, um die Schallemissionen zu berechnen. Um die Genauigkeit der entwickelten FW-H Methode zu erhöhen, wird auf den Messungen basierend, eine Kalibrierungsmethode entwickelt. Phase 3: Die entwickelte FW-H Methode wird verwendet, um die Schallemissionen für repräsentative Betriebsbedingungen, einschließlich turbulenter Windanströmung, zu berechnen. Eine statistische Abhandlung der Simulationsergebnisse wird durchgeführt.
In dem beantragten Vorhaben sollen die Emissionen von Erschütterungen und Infraschall von Windenergieanlagen modelliert und verstanden werden. Dazu wird ein Mehrkörpersimulationsmodell des Triebstrangs einer Windenergieanlage entwickelt, um den Transfer von Vibrationen zu erkennen. Ein Schwerpunkt liegt in der Entwicklung eines rheologischen Modells der Elastomerlager zur Triebstrangentkopplung. Des Weiteren ist geplant die Emissionen von Windenergieanlagen zu reduzieren. Dazu werden Empfehlungen abgegeben wie der Lastpfad verändert werden kann, um die Vibrationen die für eine Emission von Infraschall und Erschütterungen ursächlich sind gezielt zu dämpfen. Dieses Teilvorhaben bearbeitet insbesondere 4 Teil-Arbeitspakete. Im Teil-AP A2.2 wird die Modellierung der Triebstrangkomponenten der Referenz-Windenergieanlage inklusive elastischer Kopplungselemente vorgenommen. Teil-AP D1.3 widmet sich der Ermittlung des notwendigen und hinreichenden Detaillierungsgrads des MKS-Modells des Triebstrangs. Im Teil-AP D2.2 wird eine Optimierung der Triebstrang-Lagerung erarbeitet. Zudem werden Modellierungs- und Auslegungshinweise hinsichtlich der Triebstrangkomponenten abgegeben (AP D4).