Leisere Klimaanlagen für Flugzeuge
Die Unterschallluftstrahlpumpe für die Klimaanlage muss sich in unmittelbarer Nähe zu den Personen- und Mannschaftskabinen befinden. Da Lärm mit Gehörschäden, Herz-Kreislaufstörungen, Schlafstörungen und verminderter geistiger Funktion in Verbindung gebracht wird, ist die Lärmminderung hier besonders wichtig. Das von der EU finanzierte Projekt OPA (Optimisation of air jet pump design for acoustic application) sollte geräuscharme Konzepte bewerten. Die Projektpartner optimierten eine Unterschallstrahlpumpe in Hinsicht auf die Aerodynamik anhand von Reynolds-gemittelten Navier-Stokes- (RANS) und Large-Eddy-Simulations-Analysen (LES). RANS identifiziert Trends im Strömungsverhalten bei der Durchführung einer Parameterstudie und LES ermöglicht die zuverlässige und genaue Prüfung der vielversprechendsten Konfigurationen. Sie nutzten RANS zur Auswahl mehrerer Bauformen und führten numerische Simulationen mittels eines Turbulenzmodells und kommerzieller Software durch. Das OPA-Team analysierte die Erzeugung von kinetischer Turbulenzenergie, Wanddruckverteilung, den Gleichmäßigkeitsindex und die Vortizitätskomponenten. Auf diese Weise gelangte man an Informationen über Ort und Stärke der Schallquellen sowie die Mischleistung. Sie wählten im Folgenden die drei vielversprechendsten Designs sowie die Ausgangswerte der weiteren Experimente und Evaluierung. Man erstellte die Basiskonfiguration und konzipierte die drei optimierten Lösungen. Die Forscher entwickelten Simulationen des instationären Regimes für den Betrieb einer vereinfachten Strahlpumpe. Die Erkenntnisse wurden dann mit experimentellen Daten verglichen, um sowohl die Leistungsfähigkeit des Prüfstands bei der Erstellung von präzisen Darstellungen sowie die Feinabstimmung des Modells für zukünftige Entwicklungsphasen zu bewerten. Die LES-Modelle wurden fertiggestellt und auf mehrere Konfigurationen angewandt, wobei sich das vielversprechendste Konzept offenbarte. OPA gab mittels eines kombinierten numerischen und experimentellen Ansatzes Aufschluss über die Aerodynamik von Unterschallstrahlpumpen, Lärmausbreitung und Minderungsmethoden. Eine erfolgreiche Lärmunterdrückung ist für Passagiere, Besatzung und Hersteller gleichermaßen von Vorteil.
Schlüsselbegriffe
Klimatisierung, Klimaanlage, Unterschall-Luftstrahlpumpe, Lärmreduzierung, OPA
