Herausforderungen und Fortschritte bei der Beschreibung überströmter Schallabsorber – von Lothar Cremer bis heute
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Abstract:
Bei einer Vielzahl technischer Anwendungen von durchströmten Kanälen, wie z.B. Flugzeugtriebwerken, Lüftungsanlagen oder Abgasleitungen, werden akustische Wandauskleidungen als wirkungsvolles Mittel zur Lärmbekämpfung eingesetzt. Diese bestehen meist aus einer durch viele kleine Öffnungen akustisch durchlässig gemachten Wand, die im Zusammenspiel mit dem Wandinneren z.B. nach dem Helmholtz-Resonanzprinzip für die gewünschte Schalldämpfung sorgt. Bei der Entwicklung solcher Schallabsorber ist es üblich, von den einzelnen akustischen Wirkmechanismen der Wand zu abstrahieren und diese als ganze durch eine akustische Randbedingung zu beschreiben. Die Schallabsorption einer beliebigen Wandauskleidung kann dann leicht durch die reibungsfreien Schallfeldgleichungen samt Wandimpedanz als Randbedingung vorhergesagt werden. Dieser Zusammenhang verkompliziert sich allerdings erheblich, wenn die Wand wie in den o.g. technischen Anwendungen zusätzlich überströmt wird. Nicht nur, dass die Konvektion den virtuellen Blick aus dem Kanalinneren auf die Wand (Doppler-)verschiebt. Die im ruhenden Medium sehr kleinen Reibungseffekte, die sich in einer dünnen Wandgrenzschicht abspielen und von L. Cremer erstmals als Zusatz zur akustischen Randbedingung beschrieben worden sind, können drastisch anwachsen, da nun Zähigkeitskräfte entstehen, die das strömungsbedingt in die Wandöffnungen eindringende Medium abbremsen. Dieser Effekt wurde in den bisherigen Arbeiten zum großen Teil völlig vernachlässigt. Der Vortrag gibt einen Überblick über die Etappen, Fortschritte und Schwierigkeiten bei der Modellierung dieses Problems.