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Möglichkeiten zur Lärmminderung bei Strömungsmaschinen

Motorräder und Flugzeugtriebwerke sind zwei besonders berüchtigte Beispiele für Strömungsmaschinen, die Lärm erzeugen. Strömungsmaschinen sind aber auch Elektro-Hausgeräte wie z.B. Staubsauger oder Haartrockner. Die wahrscheinlich repräsentativste Strömungsmaschine ist jedoch ein Gebläse. Wie Untersuchungen ergaben, gehören diese Geräte zu den am weitesten verbreiteten Lärmquellen in modernen Industrieumgebungen. Im aktuellen Projekt wurden verschiedene innovative Hilfsmittel entwickelt, die von Industriebetrieben zum Aufbau von Systemen eingesetzt werden können, die weniger Lärm erzeugen und mehr leisten.

Industrielle Technologien

Strömungsmaschinen wie Gebläse, Pumpen und Verbrennungsmotoren sind in modernen Industriebetrieben allenthalben anzutreffen. Ein erheblicher Anteil des Lärms dieser Maschinen resultiert aus einem strömenden Fluid - in den meisten Fällen also einfach aus der erzeugten Luftströmung. Dieser durch strömende Luft verursachte Lärm und insbesondere der Lärm von Gebläsen wird zu einem immer größeren Problem. Strömungsmaschinen sind an ein Strömungskanal- oder Rohrleitungssystem angeschlossen, über das sich der Lärm fortpflanzen kann, bevor er über Öffnungen oder Vibrationen der Wände an die Umgebung abgegeben wird. Eine weitere wichtige aerodynamische Lärmquelle ist daher auch der regenerierte Lärm in Strömungskanälen, der zudem gravierende Einschränkungen für die Leistungsfähigkeit kompakter Strömungssysteme zur Folge hat. Zur Erhöhung des Strömungsdurchsatzes in solchen Systemen durch Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Verringerung des Gewichts ist eine gründliche Betrachtung des durch die Strömung erzeugten Lärms erforderlich. Höhere Strömungsgeschwindigkeiten verstärken den erzeugten Lärm und verändern außerdem die Schallübertragungseigenschaften durch die Strömungskanäle der Maschinen. Leider war das physikalische Problem der Lärmerzeugung und übertragung in Strömungsmaschinensystemen bislang nicht vollständig gelöst. Aus der theoretischen Akustik für Strömungsmaschinen waren bisher keine umfassenden Prädiktionsverfahren bekannt, die der Industrie bei einer günstigeren akustischen Auslegung ihrer Anlagen helfen könnten. Zur Vervollständigung des aktuellen Wissens über die Lärmverhältnisse an Strömungsmaschinensystemen wurden im aktuellen Projekt Verfahren zur Simulation einer nichtlinearen Quelle entwickelt, die mit einem linearen akustischen System so gekoppelt ist, dass die Schallausbreitung an den Verbindungen zwischen Maschine und Rohrleitungssystem korrekt beschrieben werden kann. Ebenfalls entwickelt wurden Modelle zur Beschreibung der Schallausbreitung in Gebläsen mit nichtidealen Einströmverhältnissen und in der Umgebung von Strömungshindernissen wie etwa Öffnungen oder Rohrbögen. Im Projekt wurden die oben beschriebenen Untersuchungen und Simulationen zu einer "Toolbox" zusammengestellt. Diese ist durch Patente geschützt, die im Wege eines Lizenzabkommens kommerziell verwertet werden können. Die Tools werden bereits erfolgreich von einer Reihe von Industrieunternehmen eingesetzt, so z.B. von Volvo in der Entwicklung eines Verbrennungsmotors, von ABB beim Design von Strahlgebläsen zur Entlüftung von Straßentunnels und von Philips zur Entwicklung von Haartrocknern.

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