Bei modernen Verkehrsflugzeugen trägt die Schallerzeugung an den umströmten Flugzeugkomponenten im Landeanflug bereits einen Anteil von etwa der Hälfte des Gesamtlärms bei, mit steigender Tendenz. Technologien für erhebliche Lärmreduzierungen sind bei Trieb- und Fahrwerken bereits sichtbar, werden jedoch bei nicht gleichzeitig stattfindender Verringerung des breitbandigen, weil turbulenzbedingten Umströmungsgeräuschs an den Hochauftriebssystemen keine wesentliche Lärmminderung am Gesamtflugzeug entfalten können. Hochauftriebssysteme von modernen Verkehrsflugzeugen sind derzeit rein aerodynamisch hoch optimiert. Obwohl es seit kurzem gelingt, auf der Basis fortgeschrittener numerischer Aeroakustik (CAA=Computational Aeroacoustics) und geeignet definierter aeroakustischer Kostenfunktionen lärmminimale Vorflügelstellungen zu bestimmen, sind solche i.d.R. mit Einbußen in der aerodynamischen Leistung, also des (optimierten) Maximalauftriebs verbunden. Ein vielversprechendes und durch erfolgreiche experimentelle Studien gestütztes Konzept ist daher, die Schallentstehung und die Schallabstrahlung bei Hochauftriebssystemen durch strömungsdurchlässige Oberflächen zu mindern, allerdings unter der erschwerenden Bedingung des Erhalts der aerodynamischen Leistung. Aufgrund der Vielfalt der konfigurativen Variationsmöglichkeiten wird eine gezielte Auslegung solcher Oberflächen nach Absorptionseigenschaft, Ausdehnung und Positionierung am Hochauftriebssystem nur mit dem Mittel der numerischen Simulation machbar sein. Wegen der großen Reynoldszahlen bei Flugzeugen kommt hierfür nur ein hybrides Simulationskonzept in Betracht, bei dem die Schallerzeugung und –abstrahlung als Störungsproblem bezüglich der Lösung der Reynolds-gemittelten Navier-Stokes-Gleichungen (RANS) berechnet wird (Linearisierte Eulergleichungen (LEE) bzw. Akustische Störungsgleichungen (APE)). Die Komplexität und Feinheit eines z.B. offenporigen Metallschaums, allgemein des strömungsdurchlässigen Materials, erfordern, dass dieses auf der integralen Skala in Form eines homogenisierenden Modells beschrieben wird.
Um die grundlegenden Mechanismen der aeroakustischen Wirkung strömungsdurchlässiger Oberflächen und Bauteilvolumina zu verstehen, sind in einer ersten Phase CAA-Simulationen für Profilhinterkanten mit in Strömungsrichtung verlaufenden Feinstschlitzen vorgesehen, deren Geräuschminderungswirkung experimentell nachgewiesen ist. Während diese Anordnung die Grundeigenschaft eines strömungsdurchlässigen Bauteils (ähnlich wie ein offenporiger Metallschaum) repräsentiert, ist eine vergleichsweise einfache Vernetzung der Schlitze sowohl auf der CFD wie der CAA Seite machbar und die Grunderkenntnisse zur aeroakustischen Wirkung eines strömungsdurchlässigen Materials können hier erst einmal ohne Porositätsmodell gewonnen
werden.
Um die aeroakustische Simulation für Hochauftriebssysteme bei realistischen Parametern zu ermöglichen, muss ein homogenisierendes Modell der aus Feinststrukturen aufgebauten strömungsdurchlässigen Materialien (Schlitze, Bürsten, Metallschaum, poröse Bleche etc.) für die aeroakustischen Störungsgleichungen entwickelt werden. Dazu soll ein Volumenmittelungsansatz verwendet werden, der die Modellierung geeigneter Senkenterme im porösen Bauteilvolumen erfordert. Für die Berechnung der Schallabsorption von akustischen Auskleidungen bei Triebwerken können Wandimpedanzrandbedingungen im Zeitbereich eingesetzt werden; für die Schallminderung bei Umströmungsgeräusch allerdings erscheint dieser Ansatz wenig geeignet und der Weg über Volumensenken zur Beschreibung der Absorption erscheint besser an das Problem angepasst.
Zur Validierung der Modellierung werden akustische Daten aus Impedanzrohrversuchen und DNSDaten aus Teilprojekt TP A5 herangezogen. Auch die Validierung der stochastischen Modellierung von turbulenzbedingten Schallquellen bei Strömungen über porösen Flächen erfolgt aus DNS Daten von TP A5. Schließlich werden Validierungsversuche im Aeroakustischen Windkanal Braunschweig (AWB) des DLR an mit Einsätzen verschiedener Porositäten ausgerüsteten Windkanalmodellen durchgeführt, die aus TP B5 bereit gestellt werden. Die zugeordneten Experimente konzentrieren sich hierbei hauptsächlich auf Schalldruckmessungen. Entsprechende Vergleichssimulationen zeigen dann die Gültigkeit des in TP A1 verfolgten Rechenansatzes auf.