Numerische Untersuchung des Einflusses der Spaltströmung auf die Schallabstrahlung bei axialen Kraftfahrzeug-Niederdruckventilatoren

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Marcus Becher

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Zur Einhaltung von Grenzwerten bei der Schallabstrahlung und der Verbesserung der akustischen Wirkung eines Fahrzeugs ist das Ziel von Fahrzeugherstellern und Zulieferern die Reduktion des vom Kühlerlüfter abgestrahlten Schalls. Um kurze Entwicklungszeiten von Kühlerlüftern zu realisieren ist eine Bewertung der Schallabstrahlung in einer frühen Phase des Entwicklungszyklus von großem Vorteil. Wohingegen Leistungsdaten von Lüftern zuverlässig mittels CFD-Simulation ermittelt werden, ist eine Vorhersage der Schallabstrahlung im simulationsgestützten Entwicklungszyklus bisher nur sehr begrenzt etabliert. Im Rahmen dieser Arbeit wurden daher Simulationen der Schallentstehung und -ausbreitung bei axialen Fahrzeugkühlerlüftern durchgeführt. Als Grundlage für die numerischen und experimentellen Untersuchungen dienten drei Laufradvarianten, welche sich hinsichtlich der Schaufelsichelung und Spaltgeometrie unterscheiden. Zunächst wurde durch Validierung von berechnetem Strömungs- und Akustikfeld mit Messungen die Abbildung strömungsmechanischer Effekte, welche für die unterschiedliche Schallabstrahlung bei den Laufradvarianten verantwortlich sind, mittels hybrider Simulationsansätze untersucht. Anschließend wurden mit diesen Ansätzen Schallentstehungsmechanismen bei axialen Kühlerlüftern im vereinfachten Gesamtsystem, bestehend aus Kühler, Lüfter und Motoratrappe detektiert und diesen schmal- und breitbandigen Anteilen im Schalldruckspektrum zugeordnet.