Strömung und strömungsinduzierte Schallabstrahlung von Seitenkanalgebläsen

Seitenkanalgebläse sind seit Beginn des 20. Jahrhunderts Gegenstand der Forschung. Aufgrund ihrer hydrodynamischen Eigenschaften bilden sie das Bindeglied zwischen den klassischen Turbomaschinen, wie Axial- und Radialgebläsen, und den Verdrängermaschinen. Verglichen mit der erstgenannten Gruppe erzielen Seitenkanalgebläse hohe Druckdifferenzen bei moderaten Volumenströmen. Nachteilig wirkt sich die generell geringe Effizienz sowie die unerwünschte, tonal geprägte Schallabstrahlung aus. Beide Effekte haben ihren Ursprung im Strömungsfeld. Die Schallentstehung im Strömungsfeld führt zu akustischen Wanddruckfluktuationen, die gemeinsam mit den hydrodynamischen Wanddruckfluktuationen eine Strukturschwingung induzieren und somit die Schallabstrahlung ins Fernfeld hervorrufen. Um sowohl die hydrodynamischen Eigenschaften zu verbessern wie auch die Schallabstrahlung zu reduzieren, ist ein grundlegendes Verständnis des strömungsmechanischen Verhaltens wie auch der akustischen Übertragungswege in der Turbomaschine notwendig. Diese Arbeit widmet sich daher einer detaillierten Untersuchung der Strömung und der resultierenden Fluid-Struktur-Akustik-Wechselwirkung.

Zunächst werden die vorhandenen Theorien zum Druckaufbau anhand von numerischen Untersuchungen gegenübergestellt. Im Anschluss daran wird das Strömungsfeld und die resultierende Strukturanregung und Schallabstrahlung sowohl experimentell wie auch numerisch dargestellt.