STG-Sprechtag "Einsatz moderner Rechenverfahren zur
Strömungssimulation an maritimen Strukturen"

Modellierung strömungsakustischer Vorgänge in schiffstechnischen Anwendungen

Marian Markiewicz, Thilo Michels, Novicos GmbH; Otto von Estorff, Technische Universität Hamburg-Harburg

Es wird am Beispiel eines Schleppsonars eine Berechnungsmethodik dargestellt, mit der es möglich ist, die Entstehung und Ausbreitung breitbandiger strömungsinduzierter Geräusche unter Wasser zu simulieren. Ein sowohl in zivilen Anwendungen als auch in militärischen Bereichen genutztes Schleppsonar besteht aus einem mehrere hundert Meter langem Schlauch, in dem Hydrophone eingebaut sind. Durch dieses Konzept wird einerseits die Empfindlichkeit des Sonars gegenüber herkömmlichen Bauweisen erheblich vergrößert, da im Schlauch sehr viele Hydrophone Platz finden, andererseits werden die Sensoren durch einen größeren Abstand zum Boot vor Störgeräuschen des Bootes besser geschützt. Das Sonar wird typischerweise mit einer recht geringen Geschwindigkeit hinter einem Boot geschleppt. Einer der Faktoren, die seine Nutzung einschränken können, sind daher störende Geräusche, die durch eine während der Fahrt entlang des Schlauches sich entwickelnde Grenzschicht generiert werden. Für eine zuverlässige Vorhersage dieser Störgeräusche ist im Fall der betrachteten Anwendung in einem ersten Schritt eine gekoppelte Strömung-Struktur-Simulation notwendig, um einerseits die Dipolschallquellen an der Strukturoberfläche und die Quadrupolschallquellen in der Grenzschicht zu ermitteln, andererseits die Ausbreitung der Strukturwellen und ihren Weg zu Hydrophonen zu untersuchen. Ein zweiter Schritt der Simulation umfasst dann die Berechnung des Schallfeldes in der Nähe der Struktur unter Wasser. In dem Beitrag werden unter anderem Modellierungsansätze und Grenzen der Modellbildung diskutiert, sowie einige repräsentative Beispielergebnisse dargestellt.