Adjoint based jet-noise minimization

Freistrahlen (engl. Jets) mit einer komplexen Stoßzellen-Struktur treten in vielen technischen Anwendung auf. Die meisten Überschallfreistrahlen in der Luftfahrt sind nicht perfekt angepasst, auch nicht solche aus sorgfältig gestalteten konvergent-divergenten Düsen. Die Anpassung an den Umgebungsdruck erfolgt in einer Abfolge von schiefen Verdichtungsstößen, die mit den freien Scherschichten interagieren und Lärm erzeugen. Dabei strahlt die Interaktion von Stoß und Scherschicht einen breitbandigen Lärm ab. Dieskann die dünne Scherschicht am Düsenaustritt anregen und eine Rückkopplungsschleife bilden, die einen diskreten Ton namens Screech (dt. Kreischen) hervorruft. Beide Komponenten sind aus strukturellen und umgebungsbedingten Gesichtspunkten unerwünscht (z. B. Kabinenlärm). Screech-Töne erzeugen Schalldruckpegel von 160 dB und darüber hinaus. Der Fokus der vorliegenden Arbeit liegt in der Minimierung von Überschall Jet-Lärm, insbesondere in der Minimierung von Jet-Screech. Da Screech – ein Phänomen, das noch nicht in allen Einzelheiten verstanden ist – durch die Geometrie der Jet-Düse beeinflusst wird, soll ein poröses Material an der Düse angebracht werden, um den Rückkopplungsmechanismus zu unterdrücken. Dadurch wird ebenfalls der Screech-Ton unterdrückt. Es ist keineswegs klar, wie die charakteristischen Eigenschaften des porösen Materials beschaffen sein sollten, um den Lärm zu minimieren. Zu diesem Zweck wird ein Optimierungsverfahren, basierend auf adjungierten Methoden, angewandt, um die Materialeigenschaften in Bezug auf den Lärm zu optimieren.