KONWIHR Project FlowNoise

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FlowNoise: Numerical Simulation of flowinduced Noise

Project summary

Die Thematik der gewollten Erzeugung, der parasitären Entstehung und der Ausbreitung von strömungsinduzierten Geräuschen gewinnt heutzutage in zunehmendem Maße an Bedeutung, nicht zuletzt da Lärm ein wesentlicher Stressfaktor in unserer industrialisierten Umwelt ist. Dieser Trend wird durch die stete Weiterentwicklung und Zunahme des Automobil-, Zug-, und Flugzeugverkehrs sowie die Verbreitung von Geräuscherzeugern an Arbeitsplätzen in Form verschiedenster Anlagen und Geräte verstärkt. Dabei stellt gerade die wissenschaftliche Beschreibung von strömungsinduziertem Lärm eine große Herausforderung dar, da die zugrundeliegenden physikalischen Phänomene sehr komplex sind und eine numerische Berechnung praktisch relevanter Problemstellungen nur auf Höchstleistungsrechnern durchführbar ist.

Ziel des vorliegenden Projektes ist es nun, basierend auf den Erfahrungen des Lehrstuhls für Sensorik (LSE) auf dem Gebiet der numerischen Akustik, des Lehrstuhls für Systemsimulation (LSIM) auf dem Gebiet der Parallelisierung sowie des Höchstleistungsrechnens und des Lehrstuhles für Strömungsmechanik (LSTM) auf dem Gebiet der numerischen Strömungsmechanik eine Simulationsumgebung zur numerische Berechnung von Schall in Strömungen bereit zu stellen. Damit sollen grundlegende Phänomene der Aeroakustik erforschbar werden, sowie ein Grundstein zur Lösung praktischer Probleme gelegt werden.

Als Ausgangspunkt für die Lösung des gekoppelten Problems sollen zunächst Strömungen mit hoher Genauigkeit simuliert werden. Dazu soll das Programm FASTEST, welches vom LSTM entwickelt wurde und bereits auf der SR8000 läuft, verwendet werden. Aus dieser Lösung können die relevanten Informationen für die Akustikberechnung, z.B. in Form von Quadrupol- oder Dipolquelltermen extrahiert werden. Die Lösung des akustischen Feldproblems soll mit dem am LSE entwickelten Code CFS++ durchgeführt werden, welcher noch auf die SR8000 zu portieren ist. Damit wäre die Basis für einfache Simulationen, wie die eines Schneidetonproblems bzw. Hohlraumproblems, geschaffen. Um praktisch relevante Probleme wie die eines Außenspiegels oder Schiebedachs eines Fahrzeuges sinnvoll rechenbar zu machen, bedarf es der Anpassung der Lösungsalgorithmen von CFS++ an die Rechnerarchitektur der SR8000. Zusätzlich soll die im KONWIHR Projekt gridlib entwickelte Software für die Gitterverwaltung, speziell zur adaptiven Verfeinerung aber auch Vergröberung, in CFS++ verwendet werden. In einem weiteren Schritt soll eine direkte Kopplung der beiden Programmpakete FASTEST und CFS++ erfolgen. Hierzu soll das Programm MpCCI verwendet werden, welches bereits erfolgreich im KONWIHR Projekt FLUSIB zur Kopplung von FASTEST und ASE (Strukturdynamik-Software) eingesetzt wird.

KONWIHR funding

  • initial KONWIHR funding:

Contact:

  • Prof. Dr. R. Lerch, PD Dr. M. Kaltenbacher, Lehrstuhl für Sensorik, Uni-Erlangen
  • Prof. Dr. F. Durst, Dr. S. Becker, Lehrstuhl für Strömungsmechanik, Uni-Erlangen

Selected publications

  • U. Fabricius: A Parallel Algebraic Multigrid for Finite Element Discretizations of the Poisson Equation, Dissertation, Technische Fakultät, Universität Erlangen-Nürnberg, (2008). External link: E-Diss
  • M. Escobar: Finite Element Simulation of Flow-Induced Noise using Lighthill's Acoustic Analogy, Dissertation, Technische Fakultät, Universität Erlangen-Nürnberg, (2007). External link: E-Diss
  • M. Kaltenbacher: Numerical simulation of mechatronic sensors and actuators, Habilitationsschrift, Technische Fakultät, Universität Erlangen-Nürnberg, Springer (Berlin, Heidelberg), (2004).