Projektbeschreibung
Größere Antriebssysteme und weniger Lärm: ein Vorhersagemodell unterstützt die Konstruktion
Die größeren Flugzeugantriebe, mit denen die CO2-Emissionen verringert werden, verkleinern auch den Raum zwischen den Komponenten der Flugzeugzelle, was zu Verzerrungen der turbulenten Strömung, Vibrationen und Lärm im Zusammenspiel von Flugzeug und Antriebssystem führt. Die Kontrolle dieser Wechselwirkungen könnte zu neuen Konstruktionen mit erheblich geringeren Emissionen führen. Im Rahmen des vom Europäischen Forschungsrat finanzierten Projekts MORASINA wird zu den Grundlagen zurückgekehrt, um dieses Problem zu lösen. Es wird die Wechselwirkungen zwischen rotierenden und stationären aerodynamischen Objekten erforschen, die Mechanismen der gestörten Strömung und der Turbulenz aufklären und die erste mathematische Formulierung zu deren Beschreibung erlauben. Dadurch wird das erste ganzheitliche akustische Modell zur Vorhersage von Interaktionslärm unterstützt. Die Ausweitung auf ein neuronales Netzwerk wird Training und die Entwicklung von Flugzeugen der nächsten Generation fördern.
Ziel
The target of climate-neutral aviation has led to a strong increase in the size of new propulsion systems, resulting in their lowered distance to the airframe components. This causes new aerodynamic interactions with heavy distortion of the turbulent flow, determining unpredictable sources of noise. Mitigating this interaction noise would allow to deploy radically new aircraft configurations capable of reducing up to 20% of the current aviation emissions.
While studies from literature have tried to correct discrepancies larger than 10 dB from acoustic predictions by a-posteriori tuning the models to very specific flow patterns, recent results from my team have shed light on the physics behind the unpredictability of these noise sources. Results hinted that the geometrical deformation of the turbulent flow from its original pattern might explain the origin of interaction noise.
To solve this puzzle, with MORASINA I aim at first understanding how the flow and the turbulence are distorted in archetypal interactions between rotating and stationary aerodynamic objects. My objective is to discover the unknown mathematical formulation to model this distortion mechanism and to use it to create the first holistic acoustic model for predictions of interaction noise.
By innovatively describing the interaction mechanisms with mathematical functions related to the geometrical distortion of the flow, I will find an answer to whether different flow fields can be assimilated in a unique fundamental flow pattern. With this knowledge, I will create the first acoustic model based on a mathematical flow twin to accurately predict interaction noise.
For maximum impact on the society, I will extend the model to equipollent interaction mechanisms with a neural network approach trained on the results, allowing the use of the prediction framework for reducing interaction noise in the design of the next generation of zero-emission and silent aircraft.
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsGastgebende Einrichtung
2628 CN Delft
Niederlande