In Kooperation mit dem Institut für Aerodynamik und Strömungsmesstechnik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrtechnik (DLR) in Göttingen wurden am TFD Messungen zur Erprobung drucksensitiver Farbe (PSP) für Akustikmessungen in Turbomaschinen durchgeführt. Die im Rahmen dieser Untersuchungen entstandenen Ergebnisse und Erkenntnisse sind nun in einem gemeinsamen Journal Paper veröffentlicht worden. Das Paper ist Open Access und kann unter folgendem Link aufgerufen werden: https://link.springer.com/article/10.1007/s00348-022-03558-8
Die erfolgreichen Untersuchungen stellen die Vorarbeit zur akustischen Vermessung eines Fan-Prüfstands mit PSP dar, welche im Laufe diesen Jahres am IFAS der TU Braunschweig in Zusammenarbeit mit dem TFD durchgeführt werden.
Abstract:
Fast response pressure-sensitive paint (PSP) ist eine optische Messtechnik, mit der Druckfluktuationen auf Oberflächen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung erfasst werden können. Die Messtechnik wird anhand von Messungen im Aeroakustischen Windkanal (AWT) des TFD bewertet. Der AWT ist ein Prüfstand der speziell für die Untersuchung der Schallentstehung und Schallausbreitung in Turbomaschinen ausgelegt ist. Ziel der Untersuchungen ist der Vergleich der Schalldruckmessungen der tonalen Schallfelder von PSP und Mikrofonen in einem durchströmten Rohrquerschnitt, um das Potential von PSP zur Applikation in Akustikmessungen in Turbomaschinen bewerten zu können. Es wird ein Datenanalyseverfahren vorgestellt, bei dem das Kamerabild der PSP-Daten auf eine bestimmte Oberfläche projiziert wird. Um die räumlichen Druckschwankungen zu analysieren, werden die PSP-Daten mittels pixelweiser Fast-Fourier-Transformation in den Frequenzbereich transformiert. Es wurden Messungen mit einer mittleren Mach-Zahl von bis zu 0.109 und einer Frequenz von 5kHz durchgeführt. Zur Anregung der akustischen Moden wird dabei ein Modengenerator genutzt, mit dem die Frequenz und dominante Umfangsmodenordnung des Schallfeldes gezielt vorgegeben werden können. Die mit der PSP-Messung gewonnenen Druckschwankungen visualisieren das gemessene Schallfeld gut und ermöglichen eine schnelle Interpretation. Die Drücke von PSP und Mikrofonen stimmen gut überein; zum Beispiel beträgt die maximale festgestellte Druckabweichung bei 2700 Hz 30 Pa. Es wird eine Vorschau auf die Verwendung der Radialmodenanalyse zur Zerlegung des mit PSP gemessenen Schallfeldes in akustische Moden beschrieben. Die Ergebnisse werden durch eine Modenzerlegung mit konventionellen Arrays von wandbündig instrumentierten Mikrofonen bestätigt.
