Johann Georg Wäsle - Lehrstuhl für Thermodynamik - TUM

Vorhersage von Verbrennungslärm
Als Beispiel für den Einfluss der Turbulenz auf die Lärmproduktion wird an
dieser Stelle die Arbeit von Putnam & Faulkner [62] vorgestellt. Durch Verwendung
unterschiedlicher Turbulenzgitter im Versuchsbrenner können bis
zu ∆Lp = 7.5dB Unterschied in der Lärmproduktion festgestellt werden. Die
akustische Leistung skaliert mit der Turbulenz proportional zu P ac ∝ Tu 2 . Der
in dieser Arbeit gefundene Luftzahleinfluss bei vorgemischten Flammen auf
die Lärmproduktion kann entweder auf das dadurch veränderte Strömungsfeld,
vermutlich aber auf die geänderten Chemieparameter zurückgeführt
werden.
Den Einfluss des Brennstoffs auf die Lärmproduktion wies Tucker [87] experimentell
nach. Die gemessenen Schallpegel steigen von L p = 59dB auf
Lp = 81dB an, wenn anstatt Propan (sL = 0.39m/s) das wesentlich reaktivere
Acetylen (sL = 1.41m/s) verbrannt wird. Auch Thomas & Williams [86] finden
in ihren Experimenten einen Anstieg der akustischen Effizienz um einen
Faktor 200, wenn die laminare Brenngeschwindigkeit von sL ≈ 0.37m/s auf
sL ≈ 1.70m/s erhöht wird.
Eine für spätere Arbeiten wichtige Hypothese zur Struktur der Flamme als
Lärmquelle ist die von Bragg [6] beschriebene Zusammensetzung der Flamme
aus N in sich voll kohärenter jedoch voneinander unabhängiger Quellen.
Hurle et al. [30] beschreiben, basierend auf Messungen mit zeitauflösenden
Photomultipliern, die lärmproduzierende Flamme als eine Ansammlung von
Monopolquellen unterschiedlicher Stärke und Frequenz. Strahle [81] bestätigt
diese Vorstellung theoretisch.
Bereits in den frühen Jahren erkannten die Autoren, dass die turbulente Struktur
der Strömung die Lärmproduktion dominiert, aber auch der Einfluss der
Chemie keinesfalls vernachlässigt werden darf. Der abgestrahlte Verbrennungslärm
besitzt Monopolcharakter, da richtungsabhängiger Strömungslärm
in den meisten Fällen vernachlässigt werden kann. Die theoretischen
Ansätze zur Beschreibung von Verbrennungslärm litten oftmals darunter, dass
die Modellierung der Turbulenz und vor allem der turbulenten Verbrennung
zu diesem Zeitpunkt noch nicht weit genug fortgeschritten war.
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