Strömungsakustik I

(WS 2000/2001)

Ehrenfried

Ort und Zeit:

Die integrierte Veranstaltung findet Montags und Freitags jeweils von 12:15 bis 13:45 im HF 101, Müller-Breslau-Str. 8 statt. Der erste Termin ist am Montag den 16. Oktober. Auf Wunsch der Hörerschaft ist eine Änderung der Termine möglich.

Übersicht:

Es wird eine Einführung in die Grundbegriffe der Akustik und Strömungsakustik gegeben. Die Akustik wird aus der Sicht der Strömungsmechanik betrachtet. Die theoretischen Grundlagen der Schallentstehung und Wellenausbreitung werden vorgestellt. Anhand von Beispielen wird gezeigt, wie die Erkenntnisse auf konkrete Probleme aus der Praxis angewandt werden können.

Voraussetzungen:

Ein Grundwissen in Strömungslehre sollte mitgebracht werden.
Vorkenntnisse in Akustik sind wünschenwert aber nicht erforderlich.
Grundkenntnisse in Thermodynamik sind hilfreich.

Vorläufige Gliederung:
1. Einleitung
1.1 Beispiele aus dem Bereich der Strömungsakustik
1.2 Allgemeine Eigenschaften von Schall
1.3 Quantitative Beschreibung von Schall
1.4 Darstellung von Schwingungen mit komplexen Zahlen
1.5 Überlegungen zur Delta-Funktion
1.6 Spektrale Zerlegung von Signalen
2. Die Wellengleichung der linearen Akustik
2.1 Herleitung der Wellengleichung
2.2 Einfache Lösungen
2.3 Die Schallgeschwindigkeit
2.4 Einfluß der Schwerkraft
3. Ebene Wellen
3.1 Eindimensionale Schallwellen im Rohr
3.2 Energie in ebenen Wellen
3.3 Stehende Welle und Resonanz
3.4 Komplexe Wandimpedanz
3.5 Reflexion und Transmission an Mediengrenzen
3.6 Anfangswertproblem mit einer Unstetigkeit
4. Schallausbreitung in zweidimensionalen Kanälen
4.1 Moden im Kanal mit festen Wänden
4.2 Dispersion, Phasen- und Gruppengeschwindigkeit
4.3 Schallausbreitung bei Strömung
4.4 Kanal mit schallweichen Wänden
5. Schallabstrahlung im offenen Raum
5.1 Das Geschwindigkeitspotential
5.2 Schallfeld einer atmenden Kugel
5.3 Kausalität und Sommerfeld's Ausstrahlbedingung
5.4 Schallenergie und Intensität
5.5 Schallfeld einer vibrierenden Kugel
6. Schallquellen
6.1 Monopole
6.2 Kontinuierliche Quellverteilung
6.3 Schallquellen durch Störung der Massen-, Impuls- oder Energiebilanz
6.4 Dipole und Quadrupole
6.5 Kompakte Quelle und Fernfeldapproximation
6.6 Beispiel: Schall beim Zünden vom Feuerzeug
6.7 Zweidimensionale Schallquellen
7. Schallerzeugung durch Strömung
7.1 Lighthill'sche akustische Analogie
7.2 Schall durch turbulente Strömungen, Freistrahllärm
7.3 Wirbelschall


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