Driss Harrou FH D Fachhochschule Düsseldorf 1 Aufgabenstellung - Erstellung eines modularisierten...

Driss Harrou

FH DFachhochschule Düsseldorf

Aufgabenstellung

- Erstellung eines modularisierten Akquirierungsprogramms für die aerodynamischen Messgrößen mit der Software DASYLAb

• Überprüfung der Temperaturmessung

-Bewertungsfenster und Überlappung

-Akustische Nahfeldmessung in vier Positionen

-Prognoseverfahren: Fortsetzung

• Vergleich zwischen zwei Messideen

Modifizierung eines Geräuschprüfstands für Ventilatoren

•Reproduzierbarkeit der aerodynamischen der akustischen Messungen

Aerodynamik

Akustik

Driss Harrou

FH DFachhochschule Düsseldorf Modifizierung eines Geräuschprüfstands für Ventilatoren

Temperaturmessung-1

National Instrument NI-DAQ (AT-MIO-16E-10 Logical Device

12Bits)

Signalgenerator

DC-Signal

Driss Harrou

Temperaturmessung-2

Eingangsspannungsbereich [-1;+1] VGenerator DASYLab Bemerkung

[V] [V]0 0 DC

0,1 0,099 DC+Geräusch von 0.1V

0,2 0,196 DC 20% von max(Spann.bereich)

0,3 0,294 DC

0,4 0,3975 DC

1 0,993 DC

[V] [V]0,1 0,1 DC+Geräusch von 0.1V

0,7 0,68 DC DC 13% von max(Spann.bereich)

0,8 0,8 DC

Für ein DC-Signal → 20% des maximalen Wert des Spannungsbereichs [-a;+a]

[V] [V]0 0 DC

1 0,996 DC+Geräusch von 1V

1,3 1,298 DC 13% von max(Spann.bereich)

2 1,99 DC

4 4,028 DC

5,1 5,11 DC

7,3 7,314 DC

Driss Harrou

Struktur des Datenakquirierungsprogramms-1

Berechnung der Kenngrößen zur Online-Anzeige (ohne Mittelung der erfassten Messgrößen )

Berechnung der Kenngrößen zur Aufnahme (mit Mittelung der erfassten Messgrößen )

Einstellung der Schnittstellen

4* GBIP-Interfaces: Erfassung der Drücke Pbarom., ∆Pa. , ∆PBl. , und ∆P1.

1*RS23-Interface: Erfassung des Drehmoments M

2*Analoge-Eingänge: Erfassung der Drehzahl n und der Temperatur T

Erfassung von physikalischen Größen: Pbarom., ∆Pa. , ∆PBl. , ∆P1., M, n, T

Darstellung der Ergebnisse in Tabellen&GrafikenArchivierung als ASCII-Format und Weiterverarbeitung der Ergebnisse mit Excel

DOKUMENTATION UND PRÄSENTATION

VERARBEITUNG

ERFASSUNG

Driss Harrou

Vergleich zwischen zwei Messideen

Mittelung nach der Berechnung der Strömungsgrößen Mittelung der Messgrößen und anschließende Berechnung der Strömungsgrößen

•n=1500 U/min

•n=1000 U/min

•n=1500 U/min

•n=600 U/min

•n=2000 U/min

Driss Harrou

Struktur des Datenakquirierungsprogramms-2

1) Datenerfassung und Steuerung

2) Verarbeitung

3)Präsentation undDokumentation

D a te n e rfa s s .

Ga s _ m i tte l g .

D a te n a u s g a b e

o n l i n e C _ R o h r

G a s _ o n l i n e a u s w e rt.o n l i

A u s w e rt.m i t t

S t e u re .& M i tt

C _ R o h r

M i t te l .C _ R o h

Driss Harrou

Genauigkeit der Messung

Drücke : Pbarom., ∆Pa. , ∆PBl. , und ∆P1.Drehmoments MDrehzahl n und Temperatur T

Messdauer: 60.s

φ =0,023

φ =0,126

1 0,880,451,5

0,96 0,70,23 0,650,5

Genauigkeit [%]

Dp_Blende Dp_Aus Dp_1 Drehmoment Temperatur

Messgrößen

Genauigkeit der Messungen

Phi=0,023

Phi=0,126

Driss Harrou

Reproduzierbarkeit

= 0,802 = 0,6

aerodynamische Messung

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 1600010

f [Hz]

\essai_blende06_opt_1000_MP1.MAT (GP:104.9 dB) AVG:84\essais_blende08__opt_1000_MP1.MAT (GP:104.0 dB) AVG:84

akustische Messung

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 200040

f [Hz]

n=1500 U/min, φop=0,08

16 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000-1.6

0.4Terzpegelabweichungen; Kanal: links, Terzmittelfrequenzen [16; 12500]

f [Hz]

•gute Übereinstimmung der Spektren.

•Die Terzspektren weisen keine großen Unterschiede auf.

harrou:

kjhykjhhadhak

harrou:

kjhykjhhadhak

Driss Harrou

Messunsicherheiten

•Δφ< 0,9%

•Δψ< 0,8%

•Δη< 2,8%

Driss Harrou

Bewertungsfenster

Vergleich: Hanning- und Flattopfenster

n=1000 min-1

φop=0,08

φop_li=0,034

φop_re=0,086

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 1600010

f [Hz]

\DK_Mf_290404_opteta1000_re_oG_MP1_li.MAT (GP:106.5 dB) AVG:84\DK_Mf_290404_opteta1000_re_oG_MP1_li.MAT (GP:106.3 dB) AVG:84

φop_re=0,086

150 155 160 165 170 175 180 185

f [Hz]

≈5dB

16 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000-2.5

1Terzpegelabweichungen; Kanal: links, Terzmittelfrequenzen [16; 12500]

f [Hz]

] LpFlattop-LpHanning

Betriebspunkt Gesamtpegeldiffirenz Terzpegeldiffirenz[dB] [dB]

φop_li=0,034 0,1 -1,8φop=0,08 0,1 -2,3φop_re=0,086 0,2 -2,5

Fenstertyp beeinflusst nicht unerheblich das Spektrum

Driss Harrou

Überlappung

Einwirkung unterschiedlicher Überlappungen: 25%, 50%, 75% und 98%

n=1000 min-1

φop=0,08

φop_li=0,034

φop_re=0,086

Absoluter Terzabweichungswert(98%-o%) mit Hanningfenster

16 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 80000

f [Hz]

tive Lp [

16 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 80000

f [Hz]

tive Lp [

Absoluter Terzabweichungswert(98%-o%) mit Flattopfenster

Mittelungszeit(Überlappung)

0 20 40 60 80 100

Überlappung [%]

nFFT=32768, Fs=44,1kHz, Mittelungszahl=60

Driss Harrou

Einfluss der Mittelungszeit

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000-20

f [Hz]

\250405_optimum_n1000_HOCH1_re.MAT (GP:102.5 dB) AVG:2\250405_optimum_n1000_HOCH1_re.MAT (GP:102.3 dB) AVG:6\250405_optimum_n1000_HOCH1_re.MAT (GP:102.6 dB) AVG:8\250405_optimum_n1000_HOCH1_re.MAT (GP:103.1 dB) AVG:22\250405_optimum_n1000_HOCH1_re.MAT (GP:103.4 dB) AVG:32\250405_optimum_n1000_HOCH1_re.MAT (GP:103.5 dB) AVG:56\250405_optimum_n1000_HOCH1_re.MAT (GP:103.4 dB) AVG:84

160 165 170 175 180 185

f [Hz]

\250405_optimum_n1000_HOCH1_re.MAT (GP:102.5 dB) AVG:2\250405_optimum_n1000_HOCH1_re.MAT (GP:102.3 dB) AVG:6\250405_optimum_n1000_HOCH1_re.MAT (GP:102.6 dB) AVG:8\250405_optimum_n1000_HOCH1_re.MAT (GP:103.1 dB) AVG:22\250405_optimum_n1000_HOCH1_re.MAT (GP:103.4 dB) AVG:32\250405_optimum_n1000_HOCH1_re.MAT (GP:103.5 dB) AVG:56\250405_optimum_n1000_HOCH1_re.MAT (GP:103.4 dB) AVG:84

↓ Mittelungszeit ↑ Schwankungen

Mittelungszeiten: Reuzierung der Schwankungen

Driss Harrou

Messung in unterschiedlichen Positionen im Nah- und Fernfeld-1

alte Befestigungsweise des Mikrofons neue Befestigungsweise des Mikrofons

0 5 0 0 0 1 0 0 0 0 1 5 0 0 0 2 0 0 0 0

[ H z ]

[ d B ]

A q u i s i t i o n : 1 4 : 3 6 h 2 5 . 0 5 . 2 0 0 5

U n i v e r s i t y o f A p p l i e d S c i e n c e s D u e s s e l d o r f 2 0 0 4 / H a r r o u / T o p a l

F o r m a t : V e n t i l a t o r e n p r ü f s t a n d _ o n l i n e / V e n t i l a t o r e n p r ü f s t a n d / h a r r o u / V e n t i l a t o r e n p r ü f s t a n d _ 2 5 0 5 0 5 / 1 0 0 0 _ o p t i m u m _ p o s 1 _ 2 0 _ G r a d

R e s o l u t i o n : 1 . 5 6 2 5 [ H z ] C a l . : 0 . 0 1 0 0 2 8 2 [ V / d B ] A V G : 1

V e n t i l a t o r e n p r ü f s t a n d

N a h f e l d

F e n s t e r u n g : H a n n i n g

F a c h h o c h s c h u l e D ü s s e l d o r f

P o s i t i o n . : 1 4 0 °

F H DF a c h h o c h s c h u l e D ü s s e l d o r f

1 5 : 1 7 h 2 5 . 0 5 . 2 0 0 5 / P A K ( 5 . 2 )

K o n f i g u r a t i o n : V e n t i l a t o r e n p r ü f s t a n d

A u f t r a g g e b e r : F H DL p = 1 0 5 . 1 d B

L p = 1 0 5 . 3 d B

L p = 1 0 5 . 8 d B

1 0 0 0 _ o p t i m u m _ p o s 1 _ 2 0 _ G r a d

1 0 0 0 _ o p t i m u m _ p o s 2 _ 1 4 0 _ G r a d

1 0 0 0 _ o p t i m u m _ p o s 3 _ 2 4 0 _ G r a d

1 0 0 0 _ o p t i m u m _ p o s 4 _ 2 6 0 _ G r a d

L p ( A ) = 9 8 . 6 d B

L p ( A ) = 9 4 . 1 d B

L p ( A ) = 1 0 1 . 4 d B

L p ( A ) = 9 9 . 0 d B

0 5 0 0 0 1 0 0 0 0 1 5 0 0 0 2 0 0 0 0

[ H z ]

[ d B ]

A q u i s i t i o n : 1 4 : 2 5 h 1 6 . 0 6 . 2 0 0 5

F o r m a t : V e n t i l a t o r e n p r ü f s t a n d / V e n t i l a t o r e n p r ü f s t a n d / h a r r o u / V e n t i l a t o r e n p r ü f s t a n d _ 1 6 0 6 0 5 / 1 0 0 0 _ o p t i m u m _ p o s 1 _ 0 G r a d

N a h f e l d

P o s i t i o n . : 1 6 0 6 0 5

1 5 : 2 1 h 2 5 . 0 6 . 2 0 0 5 / P A K ( 5 . 2 )

L p = 1 0 3 . 9 d B

L p = 1 0 4 . 9 d B

L p = 1 0 4 . 8 d B

1 0 0 0 _ o p t i m u m _ p o s 1 _ 0 G r a d

1 0 0 0 _ o p t i m u m _ p o s 2 _ 2 0 G r a d

1 0 0 0 _ o p t i m u m _ p o s 3 _ 1 4 0 G r a d

1 0 0 0 _ o p t i m u m _ p o s 4 _ 2 6 0 G r a d

L p ( A ) = 9 2 . 2 d B

L p ( A ) = 9 2 . 1 d B

L p ( A ) = 9 3 . 8 d B

L p ( A ) = 9 3 . 2 d B

Volumen verursacht den Helmholtz-Resonator

Mikrofon wandbündig abgeschlossen

Driss Harrou

Messung in unterschiedlichen Positionen im akustischen Nah- und Fernfeld-2

HzMaaR

Rohrco 5071

Cut-On-Frequenz:

0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0

[ H z ]

[ d B ]

A q u i s i t i o n : 1 2 : 1 9 h 2 2 . 0 6 . 2 0 0 5

F o r m a t : V e n t i l a t o r e n p r ü f s t a n d / V e n t i l a t o r e n p r ü f s t a n d / h a r r o u / V e n t i l a t o r e n p r ü f s t a n d _ 2 2 0 6 0 5 / 2 0 0 0 _ o p t i _ p o s i 1 _ 0 g r a d

N a h f e l d

P o s i t i o n . : 2 1 0 6 0 5

1 3 : 3 3 h 2 4 . 0 6 . 2 0 0 5 / P A K ( 5 . 2 )

L p = 1 1 6 . 4 d B

L p = 1 1 7 . 2 d B

L p = 1 1 6 . 8 d B

2 0 0 0 _ o p t i _ p o s i 1 _ 0 g r a d

2 0 0 0 _ o p t i _ p o s i 2 _ 2 0 g r a d

2 0 0 0 _ o p t i _ p o s i 3 _ 1 4 0 g r a d

2 0 0 0 _ o p t i _ p o s i 4 _ 2 6 0 g r a d

L p ( A ) = 1 0 7 . 9 d B

L p ( A ) = 1 0 9 . 6 d B

L p ( A ) = 1 0 8 . 7 d B

0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0

[ H z ]

[ d B ]

A q u i s i t i o n : 1 2 : 1 9 h 2 2 . 0 6 . 2 0 0 5

N a h f e l d

P o s i t i o n . : 2 1 0 6 0 5

1 3 : 3 3 h 2 4 . 0 6 . 2 0 0 5 / P A K ( 5 . 2 )

L p = 1 1 6 . 4 d B

L p = 1 1 7 . 2 d B

L p = 1 1 6 . 8 d B

2 0 0 0 _ o p t i _ p o s i 1 _ 0 g r a d

2 0 0 0 _ o p t i _ p o s i 2 _ 2 0 g r a d

2 0 0 0 _ o p t i _ p o s i 3 _ 1 4 0 g r a d

2 0 0 0 _ o p t i _ p o s i 4 _ 2 6 0 g r a d

L p ( A ) = 1 0 7 . 9 d B

L p ( A ) = 1 0 9 . 6 d B

L p ( A ) = 1 0 8 . 7 d B

Ebene Wellen Nicht ebene Wellen

0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0

[ H z ]

[ d B ]

A q u i s i t i o n : 1 2 : 1 9 h 2 2 . 0 6 . 2 0 0 5

R e s o l u t i o n : 1 . 5 6 2 5 [ H z ] C a l . : 0 . 0 0 9 6 5 3 5 6 [ V / d B ] A V G : 1

D r e h k a n a l

P o s i t i o n . : 2 1 0 6 0 5

1 3 : 3 1 h 2 4 . 0 6 . 2 0 0 5 / P A K ( 5 . 2 )

L p = 1 1 6 . 3 d B

L p = 1 1 5 . 9 d B

L p = 1 1 6 . 4 d B

2 0 0 0 _ o p t i _ p o s i 1 _ 0 g r a d

2 0 0 0 _ o p t i _ p o s i 2 _ 2 0 g r a d

2 0 0 0 _ o p t i _ p o s i 3 _ 1 4 0 g r a d

2 0 0 0 _ o p t i _ p o s i 4 _ 2 6 0 g r a d

L p ( A ) = 1 0 7 . 9 d B

L p ( A ) = 1 0 8 . 1 d B

L p ( A ) = 1 0 7 . 2 d B

L p ( A ) = 1 0 8 . 1 d B

0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0

[ H z ]

[ d B ]

A q u i s i t i o n : 1 2 : 1 9 h 2 2 . 0 6 . 2 0 0 5

D r e h k a n a l

P o s i t i o n . : 2 1 0 6 0 5

1 3 : 3 3 h 2 4 . 0 6 . 2 0 0 5 / P A K ( 5 . 2 )

L p = 1 1 6 . 3 d B

L p = 1 1 5 . 9 d B

L p = 1 1 6 . 4 d B

2 0 0 0 _ o p t i _ p o s i 1 _ 0 g r a d

2 0 0 0 _ o p t i _ p o s i 2 _ 2 0 g r a d

2 0 0 0 _ o p t i _ p o s i 3 _ 1 4 0 g r a d

2 0 0 0 _ o p t i _ p o s i 4 _ 2 6 0 g r a d

L p ( A ) = 1 0 7 . 9 d B

L p ( A ) = 1 0 8 . 1 d B

L p ( A ) = 1 0 7 . 2 d B

L p ( A ) = 1 0 8 . 1 d B

Ebene Wellen Nicht ebene Wellen

HzMaaR

Rohrco 5071

Cut-On-Frequenz:

15Driss Harrou

Driss Harrou

0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0

[ H z ]

[ d B ]

A q u i s i t i o n : 1 1 : 5 5 h 2 1 . 0 6 . 2 0 0 5

D r e h k a n a l

N a h f e l d

P o s i t i o n . : 1 6 0 6 0 5

1 7 : 5 1 h 2 3 . 0 6 . 2 0 0 5 / P A K ( 5 . 2 )

L p = 1 1 0 . 6 d B

1 5 0 0 _ o p t i _ p o s i 1 _ 0 g r a d

L p ( A ) = 9 8 . 2 d B

L p ( A ) = 1 0 1 . 0 d B

0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0

[ H z ]

[ d B ]

A q u i s i t i o n : 1 1 : 5 3 h 2 1 . 0 6 . 2 0 0 5

F o r m a t : V e n t i l a t o r e n p r ü f s t a n d / V e n t i l a t o r e n p r ü f s t a n d / h a r r o u / V e n t i l a t o r e n p r ü f s t a n d _ 2 1 0 6 0 5 / 1 5 0 0 _ o p t i _ p o s i 2 _ 2 0 g r a d

D r e h k a n a l

N a h f e l d

P o s i t i o n . : 1 6 0 6 0 5

1 7 : 5 8 h 2 3 . 0 6 . 2 0 0 5 / P A K ( 5 . 2 )

L p = 1 1 0 . 3 d B

1 5 0 0 _ o p t i _ p o s i 2 _ 2 0 g r a d

L p ( A ) = 9 8 . 1 d B

L p ( A ) = 1 0 0 . 8 d B

0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0

[ H z ]

[ d B ]

A q u i s i t i o n : 1 1 : 4 6 h 2 1 . 0 6 . 2 0 0 5

F o r m a t : V e n t i l a t o r e n p r ü f s t a n d / V e n t i l a t o r e n p r ü f s t a n d / h a r r o u / V e n t i l a t o r e n p r ü f s t a n d _ 2 1 0 6 0 5 / 1 5 0 0 _ o p t i _ p o s i 3 _ 1 4 0 g r a d

D r e h k a n a l

N a h f e l d

P o s i t i o n . : 1 6 0 6 0 5

1 7 : 5 9 h 2 3 . 0 6 . 2 0 0 5 / P A K ( 5 . 2 )

L p = 1 1 1 . 4 d B

1 5 0 0 _ o p t i _ p o s i 3 _ 1 4 0 g r a d

L p ( A ) = 9 7 . 8 d B

L p ( A ) = 1 0 2 . 5 d B

0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0

[ H z ]

[ d B ]

A q u i s i t i o n : 1 1 : 4 3 h 2 1 . 0 6 . 2 0 0 5

F o r m a t : V e n t i l a t o r e n p r ü f s t a n d / V e n t i l a t o r e n p r ü f s t a n d / h a r r o u / V e n t i l a t o r e n p r ü f s t a n d _ 2 1 0 6 0 5 / 1 5 0 0 _ o p t i _ p o s i 4 _ 2 6 0 g r a d

D r e h k a n a l

N a h f e l d

P o s i t i o n . : 1 6 0 6 0 5

1 8 : 0 1 h 2 3 . 0 6 . 2 0 0 5 / P A K ( 5 . 2 )

L p = 1 1 1 . 1 d B

1 5 0 0 _ o p t i _ p o s i 4 _ 2 6 0 g r a d

L p ( A ) = 9 7 . 8 d B

L p ( A ) = 1 0 1 . 5 d B

Driss Harrou

1 0 3 1 . 5 1 0 0 3 1 5 1 k 3 . 1 5 k 1 0 k

[ H z ]

[ d B ]

A q u i s i t i o n : 1 1 : 5 5 h 2 1 . 0 6 . 2 0 0 5

F o r m a t : T e r z _ H a r r o u / T e r z _ D i f f e r e n z e n _ T o p a l / h a r r o u / V e n t i l a t o r e n p r ü f s t a n d _ 2 1 0 6 0 5 / 1 5 0 0 _ o p t i _ p o s i 1 _ 0 g r a d

N a h f e l d

P o s i t i o n . : 1 6 0 6 0 5

1 3 : 2 8 h 2 7 . 0 6 . 2 0 0 5 / P A K ( 5 . 2 )

L p = 1 1 0 . 3 d B

L p = 1 1 1 . 1 d B

1 5 0 0 _ o p t i _ p o s i 1 _ 0 g r a d

1 5 0 0 _ o p t i _ p o s i 2 _ 2 0 g r a d

1 5 0 0 _ o p t i _ p o s i 4 _ 2 6 0 g r a d

L p ( A ) = 1 0 1 . 0 d B

L p ( A ) = 1 0 0 . 8 d B

L p ( A ) = 1 0 1 . 6 d B

1 5 0 0 _ o p t i _ p o s i 3 _ 1 4 0 g r a d L p = 1 1 1 . 4 d B L p ( A ) = 1 0 2 . 5 d B

18Driss Harrou

Driss Harrou

Messung in unterschiedlichen Positionen im akustischen Nah- und Fernfeld -8

20Driss Harrou

Driss Harrou

Messung in unterschiedlichen Positionen im Nah- und Fernfeld-9

Schlussfolgerung:

•Oberhalb der Grenzfrequenz (Cut-On-Frequenz) → Ausbreitung der nicht ebenen Wellen

•Schalldruckpegeln des Nahfeldes [0-2kHz] liegen über den Schalldruckpegeln des Fernfeldes

•Ab 2kHz fallen die Schalldruckpegeln im Fernfeld stärker als im Nahfeld

•Im Optimum gute Übereinstimmung der Gesamtpegeln im Nah-und Fernfeld

Driss Harrou

Prognoseverfahren

Fortsetzung der MATLAB-Programmierung für das Prognoseverfahren

•Kappen und Berechnung der akustischen Kennlinie

•Darstellung der akustischen Kennlinie mit und ohne Frequenzgang Korrektur

ohne Frequenzgangkorrektur Mit Frequenzgangkorrektur

•Auswertung verschiedener Drehzahlhochfahrten

Driss Harrou

Zusammenfassung

•Temperaturmessung überprüft

•Datenerfassungsprogramm → Kennlinien von Ventilatoren an einem Normprüfstand

•Reproduzierbarkeit der aerodynamischen und aeroakustischer Messungen

•Abweichung von 5dB beim Schalldruckspektren zwischen Hanning- und Flattopfenster

•Überlappung → Reduzierung der Messzeit

•Im akustischen Nah- und Fernfeld oberhalb der Cut-On-Frequenz →nicht ebenen Wellen

•Im akustischen Nahfeld sind die Gesamtpegel Positionsabhängig

•Aussage für die Geräuschabstrahlung eines Ventilators

•Fenstertyp beeinflusst nicht unerheblich das Spektrum

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