Berlin 2005 – wissenschaftliches Programm

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AK: Akustik

AK 5: Thermo- und Strömungsakustik (Sitzungsorganisation: Martin Ochmann und Rafael Piscoya, Berlin)

AK 5.9: Hauptvortrag

Dienstag, 8. März 2005, 16:30–17:00, TU EB222

Das Lattice-Boltzmannverfahren in der Strömungsakustik — •Andreas Wilde — Fraunhoferinstitut für Integrierte Schaltungen, Außenstelle Entwurfsautomatisierung, Zeunerstrasse 38, 01069 Dresden

In diesem Beitrag wird die Eignung des Lattice-Boltzmann-Verfahrens für die numerische Lösung strömungsakustischer Probleme diskutiert.

Zur Untersuchung der numerischen Fehler bei der Simulation der Ausbreitung von Schallwellen wird eine von-Neumann-Analyse des linearisierten Lattice-Boltzmann-Modells in zwei und drei Dimensionen durchgeführt. Es zeigt sich, dass die Phasengeschwindigkeit der Schallwellen mit abnehmender Wellenlänge vom theoretischen Wert abweicht. Bei einer Auflösung von ca. 10 Gitterpunkten pro Wellenlänge überschreitet der Fehler in der Phasengeschwindigkeit 1%. Die Dissipation von Schallwellen entspricht im numerischen Modell weitgehend dem theoretisch vorhergesagten Verhalten.

In numerischen Experimenten wird die Schallerzeugung bei der Überströmung eines Helmholtzresonators sowie die Schallerzeugung bei der Überströmung der Hinterkante einer ebenen Platte untersucht. Im Falle des Helmholtzresonators ergibt sich eine gute Übereinstimmung der Druckschwankungen im Resonator mit in der Literatur veröffentlichten Windkanalmessungen. Im Falle des Hinterkantenschalls werden die numerischen Ergebnisse mit den Vorhersagen analytischer Modelle verglichen.