Abschlussarbeit

Charakterisierung von simuliertem Strahllärm mittels Zerlegung in Kugelflächenfunktionen

Masterarbeit von Cappellotto, Francesco

Diese Arbeit behandelt die Modellierung von Flugzeugdüsen als Lärmquelle, mit dem Ziel der Wiedergabe des Flugzeuglärms in simulierten VR-Umgebungen. Der Fokus liegt hierbei auf einer originalgetreuen Wiedergabe. Derzeit folgt die akustische Modellierung von Düsenlärm semi-empirischen Modellen, die teilweise von Überflugaufnahmen abgeleitet wurden. Diese Modelle wurden weiter optimiert um verschiedene Flugzeugkonfigurationen einzubeziehen, z.B. lärmmindernde Mantelstromtriebwerke. Dieses Verfahren hat jedoch einige Einschränkungen, und zwar ist die spektrale Auflösung auf Terzbänder begrenzt, und die Korrelation einzelner Lärmkomponente ist nicht definiert. Zudem benötigen Bodenaufnahmen einige Näherungen um der Cutback-Phase - eine Reduktion des Leistungspegels direkt nach dem Abheben - Rechnung zu tragen. Das beeinflusst nicht nur den Leistungspegel, sondern auch die Richtcharakteristik des Düsenlärms, die wegen Informationsmangels nicht genähert werden kann. Schließlich sind Bodenaufnahmen auf Standardatmosphäre normalisiert, dadurch ist die vom Wetter zum Zeitpunkt der Aufnahme abgeleitete Unbestimmtheit in der Richtcharakteristik eingeschlossen. Im Rahmen dieser Masterarbeit wird eine Methode untersucht, um Strahllärm mit höherer Genauigkeit zu modellieren. Hierfür werden simulierte Strömungsdaten verwendet, um die Richtcharakteristik physikalisch korrekt - anstatt empirisch oder semi-empirisch - zu beschreiben und von meteorologischen Bedingungen unabhängige und nicht auf Terzbänder begrenzte Ergebnisse zu erzielen. Dafür stehen simulierte Daten in einem 3D-Gitter in dem nahen Fernfeld rund um die Düse zur Verfügung. Eine Menge von Messpunkten muss gewählt und mittels Kugelflächenfunktionen zerlegt werden. Da man vermutet, dass das Modell Kugelflächenfunktionen hoher Ordnung erreichen wird, eine akustische Zentrierung der Quelle wird evaluiert werden, um den Rechenaufwand zu vermindern. Durch Benutzung dieser Methode wird eine realistischere Auralisierung erwartet, die für wirklichkeitsnahe VR-Simulationen verwendet werden kann.