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Schallabstrahlung von Axialventilatoren bei gestörten Zuströmbedingungen

Einfluss der Zuströmbedingungen auf die Schallabstrahlung eines Axialventilators

Neben der aerodynamischen Effizienz tritt bei der Auslegung von Niederdruck-Axialventilatoren immer mehr die Schallabstrahlung in den Fokus. Diese ist abgesehen von der Laufradgeometrie maßgeblich von den Zuströmbedingungen abhängig. Ziel dieses Forschungsvorhaben ist es daher den Einfluss der Zuströmbedingungen auf die Schallabstrahlung von Axialventilatoren zu untersuchen.

Das abgestrahlte Schallfeld von Axialventilatoren hängt von mehreren Einflussfaktoren ab. Neben der Laufradgeometrie und des gewählten Betriebspunkts sind die Zuströmbedingungen hierbei ein maßgeblicher Faktor. Ein wichtiges Kriterium zur Beurteilung der Zuströmbedingungen ist die Zuströmturbulenz und die Gleichförmigkeit des Geschwindigkeitsprofils. Beide Parameter können beim realen Einsatz von Axialventilatoren durch Einbauten wie Wärmeübertrager oder Schutzgitter deutlich verändert gegenüber einer freien Anströmung sein.

Zur Untersuchung des Einflusses eines erhöhten Turbulenzgrades bzw. eines Geschwindigkeitsgradienten in der Zuströmung wurden verschiedene Gitter ausgelegt, welche diese Strömungszustände nachbilden. Die verwendeten Axialventilatoren wurde mit Hilfe eines am iPAT entwickelten Auslegungsprogrammes für Niederdruckaxialventilatoren ausgelegt und anschließend im Vakuumgussverfahren gefertigt.

Es zeigte sich, dass sich gestörte Zuströmbedingungen stärker auf die Schallabstrahlung von vorwärtsgesichelten als von rückwärtsgesichelten Ventilatoren auswirken.

Es wird systematisch untersucht, welche Faktoren und Mechanismen für diesen Sachverhalt verantwortlich sind, mit dem Ziel eine Laufradgeometrie zu entwickeln, die sowohl bei ungestörten als auch bei gestörten Zuströmbedingungen eine geringe Schallabstrahlung aufweist.

Florian Zenger, M. Sc.

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