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Simulation der Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion an einer vereinfachten Schleppantenne

Tag / Zeit: 16.08.2021, 14:20-14:40
Raum: Schubert 4+5
Typ: Regulärer Vortrag
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Zusammenfassung: Sonar-Schleppantennen (towed array sonars) sind horizontal geschleppte Messsysteme, die sich zum Detektieren von Schallquellen in Gewässern eignen und insbesondere in der Ozeanografie sowie in der marinen Geophysik zur Vermessung des Meeresbodens und der Wassersäule eingesetzt werden. Vereinfacht betrachtet besteht die Schleppantenne aus einer schlauchartigen Hülle, in deren Inneren sich mehrere axial angeordnete Hydrophone befinden, die meist in einer viskosen Flüssigkeit eingebettet sind. Das geschleppte Messsystem hat üblicherweise ein Länge-zu-Durchmesser Verhältnis in Größenordnungen von O(10^2) bis zu O(10^6). Beim Einsatz der Schleppantenne bildet sich eine relativ dicke, axial-symmetrische turbulente Grenzschicht um die schlauchartige Hülle. Durch die turbulenten Fluktuationen innerhalb der Grenzschicht ist die Schleppantenne strömungsinduzierten Störgeräuschen ausgesetzt, die das Signal-Rausch-Verhältnis negativ beeinflussen und damit die Einsatzmöglichkeiten des hydroakustischen Messsystems limitieren. Mithilfe von Simulationen der Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion werden unterschiedliche turbulente Strömungsgrößen individuell auf ihre Fähigkeit hin untersucht, die benannten Störgeräusche zu induzieren. Ebenfalls ist die Wechselwirkung zwischen der turbulenten Strömung, der elastischen Schlauchhülle sowie der Akustik im Inneren der Schleppantenne Gegenstand der Untersuchungen. Methoden zur Reduktion der Dimensionalität werden verwendet, um eine bessere Einsicht in die Dynamik des simulierten Systems zu erhalten. Neben den aktuellen Erkenntnissen werden Limitierungen des Simulationsansatzes erläutert sowie Lösungsvorschläge und nächste Schritte präsentiert.