Radialmodenanalyse – Institut für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik

Radialmodenanalyse (RMA)

Schallfelder in geschlossenen Rohrleitungen und in Turbomaschinen ergeben sich aus der Überlagerung komplexer modaler Strukturen. Diese breiten sich sowohl in radialer als auch in Umfangsrichtung aus. Die Kenntnis der einzelnen Bestandteile des Schallfelds ist für das Verständnis dessen Ausbreitungseigenschaften von entscheidender Bedeutung. Mit Hilfe der sogenannten Radial-Modenanalyse (RMA) lässt sich eine Dekomposition des Gesamtschallfelds erzielen, so dass die einzelnen modalen Bestandteile bestimmt werden können.

Einsatzgebiete

Ermittlung der akustischen Modenverteilungen in Turbomaschinen und Rohrsystemen
Einsetzbar sowohl in nicht durchströmten Geometrien als auch in Kanälen mit gleichförmiger oder drallbehafteter Strömung
Analyse von Lärmminderungssystemen (Schalldämpfer)

Beschreibung

Für die RMA werden zunächst die Schalldrücke mit Hilfe von wandbündig in den Strömungskanal eingebrachten Mikrofonen an verschiedenen Umfangs- und axialposition der Strömungsmaschine aufgenommen. Mit speziellen Auswertungsalgorithmen lässt sich anhand der instationären Drucksignale auf die modale Struktur des Schallfeldes zurückschließen. Die wesentlichen Bestandteile dieser Algorithmen sind eine räumliche Fourier Analyse (FFT), die anhand der Umfangsdruckverteilung die azimutalen Ordnungen der Schalldruckmoden bestimmt. Durch Lösung eines linearen Gleichungssystems wird anschließend die Ordnung der Schalldruckmoden in radialer Richtung berechnet. Die höchste Ordnung der Mode, die mit Hilfe der RMA erfasst werden kann, wird durch die Anzahl der Mikrofone in Umfangsrichtung sowie durch die axialen Messpositionen bestimmt.