AkuLVS: Entwicklung eines Simulationsmodells zur akustischen Auslegung von Luftverteilungssystemen in Flugzeugen

Strömungsgeräusche in Luftverteilungssystemen (LVS) sind ein wichtiger Aspekt in der Beurteilung von Komfort. Die Luftströmung führt zu aerodynamisch generierten Geräuschen, die als unerwünschter Lärm vom Passagier wahrgenommen werden. Bislang werden hauptsächlich passive Techniken (Dämmstoffe) zur Lärmminderung eingesetzt. Eine vielversprechendere Strategie ist es jedoch, die Struktur und Geometrie des Systems zu verändern. Eine solche Modifikation geht mit einer schrittweisen Optimierung einher, deren Grundlage die iterative Analyse des aeroakustischen Verhaltens verschiedener Komponenten des LVS beinhaltet.

Die Bestimmung des aeroakustischen Verhaltens im Inneren eines LVS stellt ein schwieriges Problem für einen Kabinensystem-Entwickler dar. Es erfordert die zeit- und ressourcenintensive Bewertung einer jeden geometrischen Modifikation, bevor die endgültigen Spezifikationen ausgearbeitet sind. Zusätzlich schränkt das unzureichende Wissen über die komplexen aeroakustischen Phänomene den Entwicklungsprozess ein. Hieraus resultiert der Anspruch, eine Alternative zu entwickeln, die den Kabinenakustiker dabei unterstützt, das akustische Verhalten im Inneren eines LVS zu analysieren und zudem erlaubt, auf praktikablem Wege dessen Formgestaltung mit akzeptabler Genauigkeit zu optimieren.

Zu diesem Zweck wurde ein systematischer Rahmenplan erstellt, der auf einer Reihe von Verfahren basiert, verschiedene interdisziplinäre Felder umfasst und eine Art Anleitung zur Modellerstellung darstellt. Das Vorgehen wurde erfolgreich zur Entwicklung der für ein LVS benötigten Modelle erprobt. Die wesentliche Idee ist es, eine Vielzahl verschiedener Schritte zu durchlaufen, die dabei helfen, nichtlineare empirische Modelle für unterschiedliche Komponenten eines LVS zu entwickeln und diese für die Designoptimierung zu verwenden. Die modular zusammenschaltbaren Modelle einzelner Bauteile, etwa einer Lochblende, bilden Bausteine innerhalb eines gesamtheitlichen Simulationsmodells, so dass komplexe Rohrleitungssysteme simuliert werden können. Die Modelle zeigen ein vielversprechendes Leistungsvermögen, den Strömungslärm im Inneren eines Luftverteilungssystems vorausberechnen zu können. Es wurden verschiedene Tools zum systematischen Aufbau eines empirischen Modells zur Vorhersage des aeroakustischen Verhaltens entwickelt und implementiert.