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Development and verification of computational aeroacoustic methods for qualitative analysis [Elektronische Ressource] = Entwicklung und Validierung von numerischen Methoden in der Aeroakustik für qualitative Analysen / vorgelegt von Irfan Ali

De
230 pages
ADevErlangen-N?rnelopmenectvandeVakult?tErlangungofIrfanComputationalf?rADerhenMethoUnivdsergforGradesQualitativveErlangen,AnalysiseroakustikEnqualitativtAnalysenTklungundFVderalidierungersit?tvbonzurndesDOKTOR-INGENIEURhenorgelegtMethoondenAliin2009derDekAlsFDissertationgenehmigtvDr.-Ing.onProf.derDr.T:ec:ReinhardhenterstatterFDr.akult?tDurstderManfredUnivPromotionersit?t29.10.2009Erlangen-N?rnanbProf.erghabil.TGermanaghder:Dr.hungranz:Prof.26.03.2008habil.TKaltenagherderMa < 0.09.nwumericalandaeroacousticsound.methogeometrydsintoTheoracousticatheandacoustictheirforpropagation.TheinpropofsimgeometrybloTherefore,hangetheonhtheotwtaroundall-mounwtigationsall-mounwtedtermsobstaclesatenergyloCFDwthehFASTEST-3Dnumybestigateerthe(ereybridmethohwesacousticdescribsatisfactorythesiseThisi.e.
Voir plus Voir moins

A
Dev
Erlangen-N?rn
elopmen
ec
t
v
and
e
V
akult?t

Erlangung
of
Irfan
Computational
f?r
A
Der

hen
Metho
Univ
ds
erg
for
Grades
Qualitativ
v
e
Erlangen,
Analysis
eroakustik
En
qualitativ
t
Analysen

T
klung

und
F
V
der
alidierung
ersit?t
v
b
on
zur
n
des

DOKTOR-INGENIEUR
hen
orgelegt
Metho
on
den
Ali
in
2009
derDek
Als
F
Dissertation

genehmigt

v
Dr.-Ing.
on
Prof.
der
Dr.
T
:
ec
:

Reinhard
hen
terstatter
F
Dr.
akult?t
Durst
der
Manfred
Univ
Promotion
ersit?t
29.10.2009
Erlangen-N?rn
an
b
Prof.
erg
habil.
T
German
ag
h
der
:

Dr.
h

ung
ranz
:
Prof.
26.03.2008
habil.
T
Kalten
ag
her
derMa < 0.09
.
n
w
umerical
and
aeroacoustic
sound.
metho
geometry
ds
in
to
The

or
acoustic
a

the
and
acoustic
their
for
propagation.

The
in

prop
of
sim
geometry
blo

Therefore,
hange
the
on
h
the

o
t
w
t
around
all-moun
w
tigations
all-moun
w
ted
terms
obstacles

at
energy
lo
CFD
w
the


h
FASTEST-3D
n

um
y
b
estigate
er
the
(
ere
ybrid
metho
h
w
es
acoustic
describ
satisfactory
thesis
e
This
i.e.


as
prop-
er
w
v
the
Flo
)
step
is
broadband
in
o
v
additional
estigated
erformed
with
hanges
re-
asso
sp
that
ect

to
drag
the

generation
the
of
to
acoustic
propagated

de
The
y
sim
adaptiv
ulation
in
metho
de
ds

emplo
a
y
k
ed
and
are

suitable

in
in
b

oth
hanges
t
of
w
ulations
o-dimensional
erformed
and
adaptiv
three-dimensional
for
o

ws
lo
for
prediction
o
for
w
w
around
The


geometries.
in
Three
o
dieren
and
t
Using
h
the
ybrid
of

acoustic
aeroacoustic
nature,
(CAA)
a
metho

ds
v
describ
o
ed
forw
in
as
the
for
presen

t
of
thesis
around
are
ted
implemen
v
ted
ere
and
study
used.
geometry
These
the
metho
and
ds
acoustic

sho
the
optimization

uid
of
h
a

uid
es
solv
in
er
the
with
magnitude
Ligh
t
thill's
found
analogy
e
based
to
on
in-house
the

nite
FASTEST-3D
elemen
b
t
using
metho
scale
d
e
to
ulation

the
acoustic


ANSYS-CFX
and
The
their
de
propagation,
is
acoustic
regular
prediction

based

on
de
the
requires
linearized
large
Euler

equations
and
and
eort.
the
to
Ffo
v
w
the

of
Williams-Ha

wkings
on
in
generation
tegral
sound,
metho
sim
d.
w
The
p
implemen-
using
tation
scale
is
e
v
d,
alidated
whic
with
the
the

help
ere
of
w
n
the
umerical
of
b


o
hmarks
noise
and
as
exp
.
erimen
propagated
tal
eld
data.
b
The

results
to
sho
w
w

that
tonal
the
broadband
nite
nature.
elemen
this
t
for
metho
dominan
d
part
and
the
the
agated
linearized
eld,
Euler
tonal
equations
o
are
around
adv
w
an
ted
tageous
w
for
in
near-eld
estigated.
acoustic
w
problems.
v
The
a
Ffo

w
w

in
Williams-Ha
estigated
wkings
the
metho
sound
d
In
is

more
the
suitable
w
for
a
far-eld
all-moun
acoustic

predictions.
in
In
es-
the
w
h
p
ybrid
to
CAA
the
metho
of
d

for
on
the
o
prediction
eld
of
the
o


eld.
sound,
results
the
w
acoustic
the

in
are
of


based
whic
on
result
the
a
o
of
w
do
eld
not
data.
result
The
a
o
in
w
propagated
eld
The
is
of
generated
turbulen
either

b
is
y
not
large
b
eddy

sim
ortional
ulations
the
using
sound.
theThe
2
optimization
A
ds
go
d
o
that
d
are

vide
w
o
as
sho
obtained
meth-
b
elop
et
for
w
and
een
go
the
of
sim

ulations
thesis
and
ws
exp
the
erimen
o
ts
dev
for
ed
the
suitable
o
aeroacoustic
w
studies
eld
pro
and
a
also
o
for
prediction
the
the
resulting
w
acoustic
sound.
eld.Ma
Ergebnis
der
hierb
Arb
endung
eit
b
bilden
FASTEST-3D
h
er?nderungen
ybride,
En
aeroakustisc
ung
he

Metho
ommerziellen
den
Sim
zur
hab

erzielt
hn
h
ung
bildete
der
der
aero-
hen
akustisc
Large-Eddy-Sim
hen
alen-A
Sc
endete
hallquellen
und
und
h
deren
das
Sc
Bei
hallabstrahlung.
ung
Un
die
tersuc
wurden
h
die
t
Referenzfall
wurde
orw
der
Studie,
Ge-
Sc
ometrieeinuss
Bestimm
auf

die
V
Umstr?m
dem
ung
Ben
v
(SAS)
ersc
gel?st.
hiedener
auf
w

andgebundener

Hindernisse
f?r
b
Einuss
ei
K
niedrigen
Sc

erfahren
hzahlen
and
(
Ergebnisse
Inhalt
str?m
Zusammenfassung
Beurteilung
halls
ei
<
breitbandigen
0,09)
dominierenden
und
h
die
tonale
damit
an
v

erbundene
str?m
Generierung
m
der
F
akusti-
folgte
sc
v
hen
das
Quellterme.
ksic
Die
h
eingesetzten
der

die
hn
ungen
ungsv
un
erfahren
endung
erm?glic
(LES)
hen
hn
so
durc
w
einer
ohl
Sim
zw
dem
eidi-
et
mensionale
v
als
de

V
h

dreidimensionale
ungs-

sehr
hn
apazit?ten
ungen
Deshalb
des
Un
str?m
die
ungsinduzierten
on
Sc
umstr?m
hall-
er
feldes
ungs-
und
zum
sind
das

en
h

f?r
onn
die
zufrieden-
Umstr?m
die
ung
Quellterme
k
Sc
omplexer
erden.
Geometrie
abgestrahlten
einsetzbar.
in
Drei
Sie
un
und

hallan

hend
he
hall-an
h
v
ybride
Un
CAA-V
f?r
erfahren
hallab-
wurden
ung
in
W
der
Zylinders
v
tet.
orliegenden
den
Arb
Sc
eit
?b
implemen
einer
tiert
Stufe.
und
der
angew
Zylinders
andt.

Diese
den
umfassen
V
die
ometrie
K
ungs-
opplung
b
der
tigt.
Str?m
dass
ungsl?ser
zur
mit
ung
einem
akustisc
auf
Quellterme
der
Grund-
Ligh
h
thill-Analogie
n
basierenden
h
Finite-Elemen
ter
te
erw
V
einer
erfahren
ulation
f?r
in
die

Bestimm
ungsprogramm
ung
bzw.
der
h
Quellterme
utzung
und
Sk
der
daptiv-
Sc
ulation
hallausbreitung,
in
die
k
Sc
Programmpak
hallb
ANSYS-CFX
estimm
Der
ung
erw
auf
LES-Co
Grundlage
basiert
der
der
linearisierten
erw
Eulergleic
blo
h
kstruktrierter
ung
hn
so
gitter
wie
erforderte
eine
hohe
Ffo
hnerk
w
und

ulationszeiten.
Williams-Ha
wurden
wkings
die
In
tersuc
tegralv
ungen,
erfahren.
den
Es
v
erfolgt
Geometriev
eine
der
V
teren
alidierung
?rp
der
auf
V
Str?m
erfahren
und
durc
hallfeld
h
Inhalt
n
en,

SAS-V
he
b
Benc
utzt.
h-
geringerem
marks
hneraufw
und
k
exp
ten
erimen
ei
telle
stellende
Daten.
f?r
Die
Bestimm
Ergebnisse
der
b
des
elegen,
ungsinduzierten
dass
hallfeldes
Finite-Elemen
w
te
Die
V
des
erfahren
Sc
und
erfolgt
linearisierte
zw
Eulergleic
Kategorien.
h
umfassten
ungen
tonale
V
die
orteile
Sc
b
teile.
esitzen
tsprec
b
der
ei
Sc
der
teile
Analyse
als
des
ereinfac
akustisc
te
hen
tersuc
Nahfeldes.
ungsf?lle
Das
die
Ffo
Sc
w
strahlung

Umstr?m
Williams-Ha
eines
wkings
der
V
and
erfahren
efestigten
ndet
b
v
h
erst?rkte
Den
An
f?r
w
breitbandigen
endung
ungsinduzierten
in
hall
der
die
V
erstr?-
oraussage
ung
der
v
F
?rtsspringenden
ernfeldakustik.
Im
In
all
dem
Umstr?m
h
des
ybriden
er-
Ansatz
eine
f?r
he
die
die

Einuss
hn
on
ung
er?nderungen
des
Zylinderge-
str?m
auf
ungsinduzierten
Str?m
Sc
und
halls
hallfeld
wur-
er?c
den
h
im
Das
Str?m
zeigt,
ungsb
an
2
f?r
str?m
hen

Die
hanisc
erden.
he
gute
Optimierungen,
in
die

zu
orhersage
einer
h
Reduktion
erimen
des
ung
Widerstandes
ab
des
das
umstr?m
dass
ten
f?r
K
und
?rp
ungsinduzierten
ers
V
f?hren,
n

mit
h
ergab
t
er-
zw
den
angsl?ug
Str?m
eine

V
Resultaten
erringerung
Sc
des
eit
abgestrahlten
h
Sc
V
halls
hen
zur
enden
F
gute
olge
abgestrahlten
hab
halls
en.
Ein
Die

Gr??e
der
der

turbulen
Ergebnisse
ten
Exp
kinetisc
ten
hen
eine
Energie
?b
im
einstimm
Str?-
in
m
Ergebnissen
ungsfeld
das
k
ungsfeld
ann
er
f?r
h
diesen
den
Un
f?r
tersuc
abgestrahlte
h
hallfeld.
ungsfall
Arb

zeigt,
h

t
n
in
he
direkter
erfahren
V

erbindung
Optimierungsstudien
zum
w
abges-
lassen
trahlten
eine
Sc
V
hallfeld
des
gebrac
str?m
h
Sc
t
liefern.
ww
A
thanks

m
kno
ery
wledgemen
I
ts
made
The
m


h
Max
presen
resulted
ted
ely
in
e
this
motiv
thesis
m
w
Prof.
as
Dipl.-Ing.


out
for
at
y
the
also
Institute
eld
of
sub
Fluid
arding

p
han-
Dr.
ics
ortan
(LSTM)
supp
at
results
the
alw
Univ
to
ersit
with
y
er
of
I
Erlangen-Nurem
and
b
n
erg,
ted
German

y
My
.
thesis.
The
thank
main
in
setting

for
th
this
,

him
h
w
w
for
ork
for
w
m
as
er,
in
e
the
this
group
his
aero
me

and

His
and

aeroacoustics.

The
in
path
n
to
greatful
w
thanks
ards
his
this
had
thesis
e
spans
thank
sev
for
eral
Under
y
Christian
ears
erimen
of
and
w
During
ork
a
with
Budap
pro
hnology

to
partners
this
in
w
industry
e
and
for
univ
in
ersit
m
y
uid
and
his
man
and
y
for
p
His
eople
and
ha
orking
v
ery
e
gratifying.
b
also
een

in
y
v
han
olv
Sp
ed
es
in
sup
and


suggestions
tributed
ha
to
een
the
in
pre-
All
sen
w
ted
tin
ideas
help
and

understanding
w
gained.
hieving
The
ted
author
and
ac
th
kno
w
wledges
ys
his
our
debt
hael
to

those
eld
who
uid
ha
I
v
his
e
problems.
help
due
ed
Lienhart,
along
to
the
questions
w
m
a
irresp
y
the
and
also

Manfred
the
of
formation

of
agemen
the

understanding
and
of
pro
and
and
the
acoustic

v
h
pre-
to
this
the
and
represen
as
tation
AAD-sp
of
program
results
Univ
presen
T
ted
Economics
in
go
this
Gy
thesis.
in
The
PhD
rst
I
y
ould
ear
lik
of
to
m
him
y
arousing

y
h
terest
w
the
ork

w
of
as

funded
with
b
liv
y

the
en
Staedler
usiasm
Stiftung
the
and

the

re-
professionalism,
maining

part
w
b
with
y
v
the
rew
Ba
and
y
I

ould
he
lik
F
to
orsc
him
h
m
ungsstiftung
newfound
(BFS)

in
t
t
writing.
w
ecial
o
go

to
e
y
pro
ervisor,

Stefan
Flownoise
k
and
whose
Flustruknoise
and
.
ations
These
v
pro
b

imp
in
t
v
shaping
olv
thesis.
ed
throughout

y
oration
ork
with

industry
uous
partners
ort
EADS
ed
Deutsc
fo
hland
on
Gm
y
bH,
ork
ANSYS
ac
German
the
y
presen
,
here.
Arvin
optimism
Meritor,
v
Gardner
en
Den-
usiastic
v
h,
er,
as
BMW
a
and
w
the
in

group.
h

institute,
Breuer
Departmen
tro
t
me
of
the
Sensor
of
T
umerical
ec

hnology
and
(LSE),
am
Uni-
for
v
help
ersit
related
y
Also
of
are
Erlangen-Nurem
to
b
Hermann
erg,
for
German
readyness
y
answ
.
all
I
I
am
within
most
y
grateful
ork,
to
ectiv
Prof.
of
F

ranz
wish
Durst
to
who
Prof.
b
Kalten
eliev
her,
ed
LSE
in
his
me
k
and

oered
t.
me
his
a
Dr.


h
Dr.
p
Hahn
osition
vided
in
umerical
his
exp
departmen
tal
t.
data
It
the
w
alidations
as

his
sen
supp
in
ort
thesis.
that
2004
had
2005
motiv
w
ated
in
me
D
initially
onsored
to
hange

with
to
est
German
ersit
y
of
for
ec
the
and
master
(BME).
thesis
gratitude
program,
es
whic
Dr.
h
?rgy
nallyev
2
all
P
hing
a?l
m
of
ork
BME
y
for
My
his
to
hospitalit
t,
y
who
and
y
Istv
y
?n
the
V
and
aik
m
for
y
his
T
help
sup
with
go
ANSYS-CFX
it
and
this
esp
great
ecially
ha
for
h?fer
in
eter
tro
for

Jo?o
me

to
Finally
the
and

hiev
h
,
Hungarian
of

ou
W
there
e
y
w
the
ere
lehrt,
also
the
in
a
v
orking
olv

ed
I
in
wish
a
to
brief
ed

ecially
op
b
eration
to
with
tro
Prof.
and
Mo
me
on
P
of
Gomes,
the
thank
Univ
for
ersit
in
y
an
of
their
Seoul,
paren
K
that
orea.
if
He
My
ga
there
v
is
e
and
me
wife
a

go
a
o
Ali
d
during
insigh
h
t
LSTM.
in
sa
to
W
the
lernt
aeroacoustic
hes,
problem
who
of
as
the
ery
forw
erience

them.
step
ork
and
with
his
for
PhD
v
studen
and
t
extend
Y
armest
oung-Min
those
Bae
e
shared
with
his
ork,
exp
rank
erience
helping
on
answ
grid
questions
generation
,
for
for
the
me
problem.
metho
Prof.
Gl?c
Munz
tro
acquain
MpCCI
ted

me
trapansk
with
?go,
the
Sc
eld
Kniesburges
of
for
n
and
umerical

acoustics.
plan
My
y

I
op
to
eration
family
with
v
him
ort.
go
raised
es
eliev


k
an
to
set
m
to
y
esp
master
b
thesis
me
da

ys
endless
at
jo
EADS,
v
where
m
I
thank
used
y
his
our
n
for
umerical
b

me.
de.
I
I
ervised
am
m
greatful

to
w
him
at
for
As
allo
German
wing
ying
me
es,
to
er
use
der
his
(One
solv
teac
er
is
Hydsol
one
for
learns):
acoustic
w

denitely
presen
v
ted

in
exp
m
w
y
with
thesis.
During
Sp
w
ecial
I
thanks
orated
go
man
to

his
whom
PhD
ha
studen
e
t
regard,
Jens
I
Utzmann
to
for
m
b
w
eing
thanks
the
all
hotline
who
for
v
Hydsol
help
-related
me
queries.
m
I
w
also
esp
tak
F
e
Sc
the
for
opp
me
ortunit
y
y
ering
to
the
thank
related
industry
FASTEST-3D
pro
P

Lammers
partners
in
Dr.


to
hael
LBM
Gr?new
d
ald,
Markus
Manfred
k
Sc
in
hneider

and
to
Alexander
.
K

olb
Mira
from
ash
EADS
a,
for
P
pro
Jorge
viding
Christoph
exp
heit
erimen
Stefan
tal
are
acous-
ed

their
data,
y
and
also
also
taking
Martin
of
Kunz
y
of
ts
ANSYS-CFX
m
for
absence.
in
,
tro
w

t
me
thank
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y
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aeroacoustics
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22
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aeroacoustic
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21
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