Modellbildung für die Schallverstärkung in nachgiebig ausgekleideten Strömungskanälen

Abstract

Strömungsakanäle mit resonanzartig ausgekleideten Teilstücken können Schall verstärken. Dies geschieht in einem Frequenzband oberhalb der Resonanzfrequenz der Auskleidung und bei Beschallung in Grundströmungsrichtung.Ich modelliere diese Erscheinung ausgehend von der Hypothese, daß für die Verstärkung eine angefachte hydrodynamische Mode verantwortlich ist.Obwohl sich herausstellt, daß stets eine konvektive, stromab laufende Instabilität existiert, sobald eine resonanzartig nachgiebige Wand überströmt wird, lassen sich die experimentell gewonnenen Daten nicht mit einem einfachen Modell reproduzieren: Die räumliche Anfachung der instabilen Mode hat eine andere Abhängigkeit von der Frequenz und der Strömungsgeschwindigkeit als die daraus resultierende Schallverstärkung eines endlich langen, ausgekleideten Kanalstücks. Erst eine vollständige Berechnung der akustischen Streufaktoren führt wenigstens zu einer qualitativen Übereinstimmung. Diese Rechnung deckt darüber hinaus eine unerwartet empfindliche Abhängigkeit der Streufaktoren von der Geometrie des Rohrquerschnittes auf, die den Dispersionsbeziehungen der Moden selbst nicht anzusehen ist.