Skalierungseffekte in der Aeroakustik von Hochgeschwindigkeitszügen

Diese Arbeit befasst sich mit der Mach- und Reynoldszahl-Abhängigkeit aeroakustischer Quellen von Hochgeschwindigkeitszügen, und beschreibt Windkanalstudien mit Mikrofon-Arrays an Modellen des Inter City Express 3 (ICE3) und des Next Generation Train 2 (NGT2) im Maßstab 1:25. Die Untersuchungen am ICE fanden im Aeroakustischen Windkanal Braunschweig (AWB) statt, welcher günstige akustische Bedingungen bietet, sowie im Kryogenen Windkanal Köln (DNW-KKK), welcher Messungen bei höhere Reynoldszahlen ermöglicht. Letzt genannter erlaubt außerdem die entkoppelte Variation der Mach und Reynolds-Zahl, was einen detaillierten Einblick in die aeroakustische Skalierung bei konstantem Modellmaßstab ermöglicht. Aerodynamische Untersuchungen zeigen, dass am vorderen Drehgestell realitätsähnliche Strömungsbedingungen unter Verwendung einer Splitter plate oder eines Ground boards im Experiment erzeugt werden können. Bei den Messungen im AWB bei Reynoldszahlen bis Re < 0,46*10^6 konnten zwei dominante Schallquellen am ICE3 identifiziert werden. Das aeroakustische Geräusch aus dem Drehgestell ist dominant für Frequenzen bis f < 5 kHz. Die Frequenzen dieser breitbandig emittierenden Schallquelle skalieren nicht mit der Anströmgeschwindigkeit. Eine weitere wichtige aeroakustische Schallquelle für f > 5 kHz ist der Stromabnehmer mit einer Aeolston-Charakteristik. Im DNW-KKK wurden Messungen bis Re < 3,70*10^6 durchgeführt. Das hier verwendete Ground board entpuppt sich als störende Schallquelle. Auch wenn ein erweiterter Auswerte-Algorithmus zu einer Verbesserung des Signal-Rausch-Abstandes (SNR) führt, zeigte sich, dass die Ergebnisse über Terzbänder gemittelt diskutiert werden müssen. Diese Messungen offenbaren nur eine schwache Reynoldszahl-Abhängigkeit des Schalldrucks und des Geschwindigkeitsexponentens. Die gewonnenen Erfahrungen bilden die Grundlage für weitere Untersuchungen im DNW-KKK am NGT2-Doppelmodell. Durch eine Strömungsfeldanalyse mittels Laser-Doppler-Anemometrie kann ein realitätsnahes Strömungsfeld beim ersten Drehgestell nachgewiesen werden. Der SNR ist bei diesen Experimenten signifikant höher als bei den vorangegangenen Experimenten, was eine schmalbandige spektrale Darstellung ermöglicht. Im Drehgestellbereich kommt es zu tonalen Anregungen, welche empfindlich auf eine Variation von Mach- und Reynoldszahl reagieren. Auch die breitbandigen akustischen Anteile werden durch diese beiden Parameter beeinflusst. Für den Geschwindigkeitsexponenten konnte hingegen keine systematische Reynoldszahl-Abhängigkeit nachgewiesen werden.

Author dc:creator

• Lauterbach, Andreas

Advisor dc:contributor.advisor

• Ehrenfried, Klaus

Licence dc:rights.uri

• http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/

Language dc:language.iso

de, German

Identifier URI

urn:nbn:de:kobv:83-opus4-43917
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3864

OAI identifier oai:identifier

oai:depositonce.tu-berlin.de:11303/4161