Forschungsbereich Fluidsystemdynamik und Strömungsakustik

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  Aeroakustische Untersuchungen
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  Schallmessungen an einem Seitenkanalgebläse
  Schallmessungen an einem Seitenkanalgebläse

Im Vordergrund der Forschungsaufgaben in der Gruppe Fluidsystemdynamik und Strömungsakustik stehen Untersuchungen in Strömungsanlagen und -maschinen. Es werden die strömungsmechanischen Prozesse in ihrer komplexen Wechselwirkung mit der Strukturmechanik, dem Wärmeübergang und der Akustik behandelt. Hohe Priorität hat eine Synthese von Grundlagenforschung und Industrieentwicklungen. In der Bearbeitung der Forschungsthemen wird ein komplementärer Ansatz gewählt, der experimentelle, numerische und analytische Arbeiten sinnvoll miteinander koppelt. Die Anwendungen liegen schwerpunktmäßig im Bereich der Turbomaschinen, der Lüftungs- und Klimaanlagen, der Rohrleitungssysteme sowie der Abgasanlagen.

 

Immer stärker in den Fokus rückt ebenfalls die Strömungsakustik. Für viele Lebens- und Arbeitsprozesse werden Maschinen benötigt, die in hohem Maße Geräusche emittieren. Diese weisen zum Teil Schalldruckpegel oberhalb der Gefährdungsgrenze oder gar der Schmerzgrenze des menschlichen Gehörs auf. Selbst Schallpegel im mittleren Bereich haben oft vegetative Reaktionen, Störungen des Schlafes, der Kommunikation, der Konzentrationsfähigkeit u. ä. zur Folge.

Typische Lärmquellen hierfür sind vor allem Transportmittel, wie Kraftfahrzeuge, Flugzeuge und Schienenfahrzeuge sowie Kühlungsanlagen von elektrischen/elektronischen Geräten oder auch alle Pumpen und Ventilatoren. Bei all diesen Geräten und Anlagen besitzt der strömungsinduzierte Schall einen dominierenden Einfluss. Dabei steht oft nicht das einzelne Bauteil im Vordergrund, sondern es muss die gesamte Dynamik des Fluidsystems betrachtet werden.

Die Forschungsgruppe widmet sich hier in umfassender Weise allen methodischen Bereichen der Strömungsakustik, also sowohl der Grundlagenforschung als auch der angewandten Forschung, der praktischen Umsetzung und im Ergebnis dem leisen Strömungsvorgang, der leisen Strömungsmaschine, der leisen Strömungsanlage.

 

Forschungsschwerpunkte

Maschinenakustik Medizintechnik Modellierung und Simulation Sound Design
Turbomaschinen Stimmforschung Strömungssimulation Psychoakustik
Lüftungs- und Klimaanlagen Audiologie Aeroakustiksimulation  
HVAC Systeme Zementierung von Knochenschrauben NVH Systeme  
Elektromobilität   Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion  
Kleinwindenergieanlagen      
Rohrleitungsschwingungen und Akustik      

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Mitarbeiter

Nähere Informationen sowie Kontaktdaten der einzelnen Mitarbeiter sind im Mitarbeiterverzeichnis ersichtlich.

 

Gruppenbild Forschungsbereich Fluidsystemdynamik und Strömungsakustik

 

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Forschungsprojekte

Projekt Beschreibung

FORLÄRM
(Schwerpunkt)

Forschungsverbund zur Lärmminderung von technischen Anlagen ( Bayerische Forschungsstiftung)
http://www.bayfor.org/de/geschaeftsbereiche/forschungsverbuende/welt-der-materie/forlaerm.html
Broschüre (pdf, 14 Seiten, 3.9 MB)

DFG Forschergruppe: Strömungsphysikalische Grundlagen der menschlichen Stimmgebung
http://fauams2.am.uni-erlangen.de/for894_2/index.php
INIFAU Bewertung der Fahrzeugakustik unter Berücksichtigung des Abstrahlverhaltens motorisch angeregter Komponenten
INIFAU Entwicklung einer Methodik zur akustischen Auslegung und Optimierung von Klimasystemen
unter Berücksichtigung der Psychoakustik
INIFAU Erlebbare Klimatisierungsakustik
INIFAU Fahrzeuginnenraumakustik in Abhängigkeit vom Betriebsverhalten des Turboladers
INIFAU Robuste Klimatisierungsakustik bei instationären Anströmrandbedingungen
Virtual Vehicle - K2
Aeroakustische Simulation von rotierenden Gebläsen in HVAC Systemen
Virtual Vehicle - K2
Simulation tieffrequenter Fahrzeug-Innengeräusche bei Windanregung
EU FP7 - MACCSol The development and verification of a novel modular air cooled condenser
for enhanced concentrated solar power generation
http://www.drycooledcsp.eu/home-fader.aspx
EU EDA - CAPEM Conformal Array Performance Estimation Modeling
EU FP7 - EUNISON

Extensive UNIfied-domain SimulatiON of the human voice
http://www.fp7eunison.com
Project description (pdf)

E|Home-Center Optimierung und Schallreduzierung von Kleinwindturbinen
http://www.ehome-center.de
E|Home-Center Aufbau und Optimierung eines regenerativen Wärmetauschers zur Raumlüftung in Wohnräumen
http://www.ehome-center.de
Green Factory Bavaria EffiTurbo- Effizienzsteigerung von Turbomaschinen
Green Factory Bavaria Lärmreduzierte Gestaltung von Produktionsanlagen und Gebäuden unter Berücksichtigung psychoakustischer Bewertungskriterien

weitere Industrieprojekte mit den Firmen,
u.a. AUDI, BMW, Volkswagen, Porsche, Siemens, Gardner Denver, Bosch Rexroth, EADS, Brose, Behr, AREVA

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Ausgewählte Publikationen

2016
1 S. Becker, K. Nusser and M. Oswald
Aero-Vibro-Acoustic Wind Noise-Simulation Based on the Flow around a Car
in: SAE International Technical Paper 2016-01-1804 (2016)
2 M. Kaltenbacher, A. Hüppe, A. Reppenhagen, F. Zenger and S. Becker
Computational aeroacoustics for rotating systems
in: Proceedings of 22nd AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, Lyon, France, AIAA Paper 2016-3025 (2016)
3 M. Kaltenbacher, A. Hüppe, A. Reppenhagen, M. Tautz, S. Becker and W. Kühnel
Computational Aeroacoustics for HVAC Systems Utilizing a Hybrid Approach
in: SAE International Journal of Passenger Cars-Mechanical Systems, 9 (2016), 6
4 S. Kniesburges, A. Lodermeyer, S. Becker, M. Traxdorf and M. Döllinger
The mechanisms of subharmonic tone generation in a synthetic larynx model
in: The Journal of the Acoustical Society of America (2016)
5 A. Lodermeyer, S. Kniesburges, M. Tautz, M. Döllinger, V. Birk and S. Becker
High-speed and Phase-averaged PIV in a synthetic human larynx model - a comparative analysis
in: 18th International symposium on applications of laser techniques to fluid mechanics (2016)
6 S. Münsterjohann, F. Zenger and S. Becker
Efficient and noise reduced design of a side channel blower considering psychoacoustic evaluation criteria
in: Applied Mechanics and Materials, 856 (2016), 174--180
7 S. Münsterjohann, J. Grabinger, S. Becker and M. Kaltenbacher
CAA of an Air-Cooling System for Electronic Devices
in: Advances in Acoustics and Vibration, 2016 (2016)
8 J. Weber, S. Backer, C. Regensburger, F. Greipel and M. Kaltenbacher
Numerical and Experimental Investigations of the Aeroacoustics of a Straight bladed and a Helical Darrieus Wind Turbine
in: Integration of Sustainable Energy Conference 2016 (2016)
9 F. Zenger, H. Gert and S. Becker
Acoustic characterization of forward- and backward-skewed axial fans under increased inflow turbulence
in: Proceedings of 22nd AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, Lyon, France, AIAA Paper 2016-2943 (2016)
10 F. Zenger, C. Junger, M. Kaltenbacher and S. Becker
A benchmark case for aerodynamics and aeroacoustics of a low pressure axial fan
in: SAE International Technical Paper 2016-01-1805 (2016)
11 F. Zenger, S. Münsterjohann and S. Becker
Efficient and noise reduced design of axial fans considering psychoacoustic evaluation criteria
in: Applied Mechanics and Materials, 856 (2016), 181--187
12 F. J. Zenger, G. Herold, S. Becker and E. Sarradj
Sound source localization on an axial fan at different operating points
in: Experiments in Fluids, 57 (2016), 1--10
13 F. J. Zenger, A. Renz, M. Becher and S. Becker
Experimental investigation of the noise emission of axial fans under distorted inflow conditions
in: Journal of Sound and Vibration, 383 (2016), 124--145
2015
1 M. Becher, F. Zenger, M. Tautz, C. Scheit and S. Becker
Numerical investigation of the influence of skewness and gap geometry on sound radiation of axial vehicle cooling fans
in: Proceedings of International Conference on Fan Noise, Technology and numerical Methods, 2015, Lyon (2015)
2 T. Heinemann, S. Münsterjohnann and S. Becker
Cross Wind Influence on Noise Emission and Computed Vibrational Noise of an Axial Fan
in: Proceedings of ASME Turbo Expo 2015: Turbine Technical Conference and Exposition (2015)
3 A. Lodermeyer, S. Becker, M. Döllinger and S. Kniesburges
Phase-locked flow field analysis in a synthetic human larynx model
in: Experiments in Fluids, 56 (2015), 77:1-13
4 J. Weber, S. Becker, C. Scheit, J. Grabinger and M. Kaltenbacher
Aeroacoustics of Darrieus wind turbine
in: International Journal of Aeroacoustics, 14 (2015), 883--902
5 F. Zenger, M. Becher and S. Becker
Influence of inflow turbulence on aeroacoustic noise of low speed axial fans with skewed and unskewed blades
in: Proceedings of International Conference on Fan Noise, Technology and numerical Methods, 2015, Lyon (2015)
2014
1 T. Heinemann, M. Springer, H. Lienhart, S. Kniesburges, C. Othmer and S. Becker:
Active flow control on a 1:4 car model
In: Experiments in Fluids, Volume 55, Issue 5, pp.1-11, 2014
doi:10.1007/s00348-014-1738-0
2 T. Heinemann, C. Bakeberg, H. Lienhart and S. Becker:
Total Pressure Measurements Behind an Axial Ventilator Using a Kiel Probe Array
In: A. Dillmann, G. Heller, E. Krämer, H.-P. Kreplin, W. Nitsche, U. Rist (Eds.): New Results in Numerical and Experimental Fluid Mechanics IX, NNFM 124. Berlin: Springer, 2014, pp. 573-581
10.1007/978-3-319-03158-3_58
3 S. Riedelmeier, S. Becker and E. Schlücker:
Measurements of junction coupling during water hammer in piping systems
In: Journal of Fluids and Structures, Volume 48, pp.156-168, 2014
doi:10.1016/j.jfluidstructs.2014.03.001
4 M. Becher and S. Becker
Investigation of the applicability of numerical noise prediction of an axial vehicle cooling fan
in: SAE Technical Paper 2014-01-0002 (2014)
5 S. Becker, T. Beede and R. Pauer
Entwicklung eines neuartigen Gerätes zur dezentralen Be- und Entlüftung von Räumen mit Wärmerückgewinnung
in: Strömungstechnische Tagung 2014 (2014)
6 S. Becker and J. Weber
Aeroakustische Schallquellen und Maßnahmen zur Schallreduktion an Windenergieanlagen
in: Zeitschrift für Lärmbekämpfung, 2 (2014), 83-87
7 S. Becker, J. Weber and M. Kaltenbacher
Aeroakustik vertikalachsiger Windturbinen: Simulation und Experiment
in: Strömungstechnische Tagung Dresden (2014)
8 S. Becker, J. Weber, C. Scheit, J. Grabinger and M. Kaltenbacher
Aeroacoustics Of Different Darrieus Wind Turbines
in: 7th Forum Acusticum (2014)
9 T. Heinemann, C. Bakeberg, H. Lienhart and S. Becker
Total Pressure Measurements Behind an Axial Ventilator Using a Kiel Probe Array
in: New Results in Numerical and Experimental Fluid Mechanics IX, 124 (2014), 573-581
10 T. Heinemann and S. Becker
Experimental Investigation of Ambient Wind Influence on the Performance of Axial Fans
in: Proceedings of ASME Turbo Expo 2014: Turbine Technical Conference and Exposition (2014)
11 A. Lodermeyer, S. Becker, S. Kniesburges and M. Döllinger
Phase-locked flow field analysis in a synthetic human larynx model
in: 17th International symposium on applications of laser techniques to fluid mechanics (2014)
12 S. Riedelmeier, S. Becker and E. Schlücker
Damping of water hammer oscillations - comparison of 3D CFD and 1D calculations using two selected models for pipe friction
in: Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics, 14 (2014), 705-706
13 F. Zenger and S. Becker
Schallenstehung von Axialventilatoren - Vergleich von Berechnungsverfahren und Experiment
in: VDI-Berichte 2229 (2014), 127-138
2013
1 S. Kniesburges, C. Hesselmann, S. Becker, E. Schlücker and M. Dollinger:
Influence of Vortical Flow Structures on the Glottal Jet Location in the Supraglottal Region.
In: Journal of Voice (2013), Vol. 27, No. 5, pp. 531-544.
doi:10.1016/j.jvoice.2013.04.005
2 I. Vaik, G. Paál, M. Kaltenbacher, S. Triebenbacher, S. Becker and I. Shevchenko:
Aeroacoustics of the Edge Tone: 2D-3D Coupling Between CFD and CAA.
In: Acta Acustica united with Acustica (2013), Vol. 99, pp. 245-259.
doi:10.3813/AAA.918607
3 T. Uffinger, I. Ali and S. Becker:
Experimental and numerical investigations of the flow around three different wall-mounted cylinder geometries of finite length.
In: Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics (2013). Volume 119, pp. 13-27
4 C. Scheit, A. Esmaeili and S. Becker:
Direct numerical simulation of flow over a forward-facing step – Flow structure and aeroacoustic source regions.
In: International Journal of Heat and Fluid Flow, Available online 2 June 2013, ISSN 0142-727X, http://dx.doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2013.05.006.
doi:10.1016/j.ijheatfluidflow.2013.05.006
2012
1 C. Scheit, B. Karic and S. Becker:
Effect of blade wrap angle on efficiency and noise of small radial fan impellers - A computational and experimental study.
In: Journal of Sound and Vibration (2012), Vol. 331, pp. 996-1010.
2 T. Biermeier, S. Becker and P. Risch:
Acoustic Investigations of HVAC Systems in Vehicle.
In: SAE Technical Paper 2012-01-1185; 2012.
doi:10.4271/2012-01-1185
2011
1 H. M. McIlroy, JR., S. Becker and D.M. McEligot:
Large Matched-Index-of-Refraction (MIR) Flow Systems for Thermal Engineering Education,
iNEER Special Volume: INNOVATIONS 2011
2 S. Kniesburges, S.L. Thomson, A. Barney, M. Trieb, P. Sidlof, J. Horacek, C. Brücker and S. Becker:
In Vitro Experimental investigation of voice production,
Current Bioinformatics, Volume, pp., 2011
3 S. Becker, D. M. McEligot, E. Walsh and E. Laurien:
Criteria for Boundary Layer Transition.
In: Proceedings of the ASME 2011 Turbo Expo: Turbine Technical Conference and Exposition (June 6-11, 2011, Vancouver, British Columbia, Canada), Vol. 5: Heat Transfer, Parts A and B, pp. 1817-1833, GT2011-45110.
doi:10.1115/GT2011-45110
4 S. Becker, T. Uffinger, E. Schlücker, S. Weiss and G. Dorr:
Efficient and silent cooling of electric drives - basics, measurement techniques and computational approaches.
In: Proceedings of the Electric Drives and Production Conference (EDPC) (September 28-29, 2011, Nuremberg, Germany), pp. 107-114; 2011.
ISBN:978-1-4577-1371-2.
2010
1 S. Müller, S. Becker, T. Uffinger, F. Schäfer, J. Grabinger, M. Kaltenbacher.
Acoustics and Turbulence Related to the Flow Over a Flexible Plate Structure Behind an Obstacle,
New Results in Numerical and Experimental Fluid Mechanics,
Springer Verlag; 2010.
2 F. Schäfer, S. Müller, T. Uffinger, S. Becker, J. Grabinger, M. Kaltenbacher.
Numerical and Experimental Investigations on the Fluid-Structure-Acoustic Interaction
of the Flow Past a Thin Flexible Structure,

AIAA Journal, Vol. 48, No. 4, pp. 738-748; 2009.
3 Y. J. Moon, J. H. Seo, Y. M. Bae, M. Roger, S. Becker.
A hybrid prediction method for low-subsonic turbulent flow,
Computer & Fluids, 39, pp 1125-1135; 2010.
2009
1 P. Epple, B. Karic, C. Ilic, S. Becker, F. Durst, A. Delgado.
Design of Radial Impellers: A Combined Extended Analytical and Numerical Method,
Journal of Mechanical Engineering Science, Part C, Vol. 223, number 4, pp. 901-917; 2009.
2 S. Becker, S. Kniesburges, S. Müller, A. Delgado, G. Link, M. Kaltenbacher, M. Döllinger.
Flow-structure-acoustic interaction in a human voice model.
J. Acoust. Soc. Am., 125(3), pp. 1351-1361; 2009.
3 S. Becker.
Lokale Messverfahren und deren Anwendung zur Bestimmung der Strömungs und Turbulenzeigenschaften wandgebundener Strömungen.
mensch und buch verlag, ISBN: 978-3-86664-642-1; 2009.
4 T. Uffinger, F. Schäfer, S. Becker, J. Grabinger, M. Kaltenbacher.
Fluid-Structure-Acoustic Interaction of a Thin, Flexible Plate in the Wake of a Wall-Mounted Square Cylinder,
International Workshop on Fluid-Structure Interaction - Theory, Numerics and Applications
Meister, A. / Hartmann, S. / Schäfer, M./ Turek, S. (Hrsg.)
Kassel University Press, ISBN: 978-3-89958-666-4, pp. 253-264; 2009 (reviewed).
5 M. Kaltenbacher, M. Escobar, S. Becker and I. Ali.
Numerical simulation of flow-induced noise using LES/SAS and Lighthill’s acoustic analogy.
Int. J. Numer. Meth. Fluids, Published online in Wiley InterScience (www.interscience.wiley.com).
DOI: 10.1002/fld.2123; 2009.
2008
1 S. Becker, C. Hahn, M. Kaltenbacher, R. Lerch.
Flow-induced sound of wall-mounted cylinders with different geometries,
AIAA-Journal, Volume 46, Number 9, pp 2265–2281; 2008.
2 I. Ali, M. Escobar, M. Kaltenbacher, S. Becker.
Time domain computation of flow induced sound.
Computers & Fluids 37, pp. 349–359; 2008.
3 M. Kaltenbacher, M. Escobar, S. Becker, I. Ali.
Computational Aeroacoustics based on Lighthills Acoustic Analogy,
in Computational Acoustics of Noise Propagation in Fluids,
Springer Verlag, pp. 115-142; 2008.
4 I. Ali, S. Becker, J. Utzmann, C.D. Munz.
Aeroacoustic Study of a Forward Facing Step Using Linearized Euler Equations,
Journal Physica D: Nonlinear Phenomena, Volume 237, Issues 14-17, pp. 2184-2189; 2008.
2007
1 C. Hahn, S. Becker, I. Ali, M. Escobar, M. Kaltenbacher.
Investigation of Flow Induced Sound Radiated by a Forward Facing Step,
notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design,
Springer Verlag, Vol. 96, pp. 438-445; 2007.
2006
1 K. Shirai , T. Pfister, L. Büttner, J. Czarske, H. Müller, S. Becker, H. Lienhart, H. and F. Durst.
Highly spatially resolved velocity measurements of a turbulent channel flow
by a fiber-optic heterodyne laser-Doppler velocity-profile sensor.
Experiments in Fluids, Springer Berlin / Heidelberg, Vol. 40, No. 3, pp. 473 – 481; 2006.
2003
1 H. Lienhart and S. Becker:
Flow and Turbulence Structure in the Wake of a Simplified Car Model.
In: SAE Technical Paper 2003-01-0656; 2003.
doi:10.4271/2003-01-0656

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