Akustische Beeinflussung einer Instabilität in Kanälen mit überströmten Resonatoren

Abstract

In Strömungskanälen, deren Wand auf einem Teilstück mit Resonatoren besetzt ist, kann es in Frequenzbereichen mit großer Wandadmittanz zur konvektiven Verstärkung von Strömungsschwankungen kommen, die stromab zu einer großen Schallabstrahlung führt. Die Strömungsschwankungen können am stromaufliegenden Ende durch Turbulenz auftreten oder durch einen Lautsprecher aufgeprägt werden.Mit dieser Verstärkung geht eine Erhöhung des statischen Druckabfalls über das Teilstück einher. Damit ist es möglich, den Strömungswiderstand durch Schallanregung zu steuern. Hier wird zunächst ein runder Rohrquerschnitt betrachtet. Es wird die experimentell bestimmte Abhängigkeit der Schallverstärkung und des Druckabfalls von der Amplitude des zusätzlich eingebrachten Schalls, der Frequenz sowie der Strömungsgeschwindigkeit gezeigt. Neben der radialsymmetrischen Schallmode wird eine höhere Mode betrachtet, die nicht in die angrenzenden hartwandigen Rohre abstrahlt. In beiden Fällen lässt sich der Druckabfall an dem Teilstück etwa um den Faktor zwei erhöhen.Messungen in einem Rechteckkanal, in dem eine Wand bzw. zwei gegenüberliegende Wände mit Resonatoren besetzt sind, zeigen ein qualitativ ähnliches Verhalten. Im zweiten Fall sind die gegenüberliegenden Resonatoren nur über den durchströmten Kanal akustisch gekoppelt. Dabei hängen die betrachteten Phänomenen in komplizierterer Weise von den Parametern ab.Ansätze zur theoretischen Erklärung der Schallverstärkung werden diskutiert.