Prediction of flyover jet noise spectra from static tests

A scaling law is derived for predicting the flyover noise spectra of a single-stream shock-free circular jet from static experiments. The theory is based on the Lighthill approach to jet noise. Density terms are retained to include the effects of jet heating. The influence of flight on the turbulent flow field is considered by an experimentally supported similarity assumption. The resulting scaling laws for the difference between one-third-octave spectra and the overall sound pressure level compare very well with flyover experiments with a jet engine and with wind tunnel experiments with a heated model jet

Einfluss der Saatstärke auf Ertragsmerkmale bei Getreide

Zielstellung: Aussagen zu Ertragsmerkmalen bei Winterroggen und Sommergetreide in Abhängigkeit von der Saatstärke Methode: Auswertung mehrjähriger einfaktorieller Parzellenversuche mit abgestuften Saatstärken und bei Roggen zusätzlich mit zwei Saatzeiten Auswertung mit der Statistiksoftware SAS (Statistical Analysis System) und der Prozedur MIXED nach Piepho und Michel (2001). Ergebnisse: Die Saatstärke hat bei allen einbezogenen Getreidearten einen gesicherten Einfluss auf die Ertrags- merkmale. Bei Winterroggen wurde bei Aussaat um den 15. September (1. Saatzeit) mit 300 kf. Körnern der höchste Ertrag erreicht. Bei späterer Aussaat sind höhere Saatstärken sinnvoll. Unabhängig von der Saatstärke wird der Ertrag durch spätere Aussaat deutlich verringert. Bestockung und Bestandesdichte sowie die TKM wurden ebenfalls signifikant beeinflusst. Bei Sommergetreide führten innerhalb des untersuchten Bereiches steigende Saatstärken zu steigenden Erträgen. Die damit in Verbindung stehenden höheren Saatgutkosten rechtfertigen nicht immer den höheren Saatguteinsatz. Bestockung und Bestandesdichte wurden durch höhere Saatstärken bei Hafer stärker als bei Sommergerste und Sommerweizen beeinflusst. Bei Sommergerste und Sommerweizen trat eine signifikante Verringerung der TKM durch steigende Saatstärken ein

Nitrat-Stickstoff-Gehalte im Boden in einer 6-feldrigen Fruchtfolge

In ökologisch bewirtschafteten Systemen ist Stickstoff häufig der begrenzende Wachstumsfaktor. Daher stehen Bemühungen um seine effektive Nutzung innerhalb der Fruchtfolge im Mittelpunkt vieler Untersuchungen. Diese Problematik ist besonders auf humusschwachen Sandstandorten Nordostdeutschlands von Bedeutung. Je sandiger der Boden desto geringer ist sein Wasser- und Nährstoffspeichervermögen. In der Folge steigt die Gefahr der Nährstoffauswaschung, was insbesondere den Stickstoff betrifft. Einerseits geht dem Betriebskreislauf dadurch Stickstoff verloren, andererseits erfolgt ein verstärkter Eintrag in den Wasserkreislauf. Von 1993 bis 2002 wurden in einer 6-feldrigen Fruchtfolge am Standort Gülzow in Mecklenburg-Vorpommern auf dem ökologisch bewirtschafteten Versuchsfeld und einer konventionellen Vergleichsvariante die Nitrat-Stickstoff-Gehalte im Boden in einer Tiefe von 0 bis 90 cm zu Vegetationsende und Vegetationsbeginn bestimmt. Die Probenahme wurde mit dem Bohrstock, die Nitratbestimmung durch Hydrazinreduktion im Analyseautomaten (SKALAR) vorgenommen. Die statistische Auswertung der mehrjährigen Ergebnisse erfolgte mit der Statistiksoftware SAS (Statistical Analysis System) und der Prozedur MIXED nach PIEPHO und MICHEL (2001). Sowohl im Herbst als auch im Frühjahr wurden bei ökologischer Bewirtschaftung geringere NO3-N-Gehalte festgestellt als im konventionellen System. Bei ökologischer und bei konventioneller Bewirtschaftung waren Mittelwert und Streuung im Herbst größer als im Frühjahr. Die Nitrat-Stickstoff-Gehalte im Herbst wurden besonders durch die Bewirtschaftung (Fruchtfolge) beeinflusst. Hohe Gehalte von 113 kg/ha bei konventioneller bzw. 95 kg/ha bei ökologischer Bewirtschaftung traten im Mittel bei der Kombination Körnerfuttererbsen-Wintergetreide auf. Hohe Werte (ca. 80 kg/ha) ergaben sich auch bei Herbstfurche mit und ohne Dung nach unterschiedlichen Kulturen. Das im ökologischen Landbau weit verbreitete Fruchfolgepaar Kleegras-Wintergetreide wies zu Vegetationsende Nitrat-Stickstoff-Gehalte von 87 kg/ha auf. Geringe Gehalte wurden in erster Linie bei Bodenbedeckung über Winter festgestellt, unabhängig ob ökologisch oder konventionell gewirtschaftet wurde. So ergaben sich auf Flächen mit Kleegrasuntersaaten oder Zwischenfrüchten Gehalte von ca. 25 kg/ha. Die Differenz aus den Frühjahrs- und Herbstwerten wurde als Gewinn bzw. Verlust bewertet (KURZER et. al., 1997; GRUBER et. al., 1998). Im Mittel der Fruchtfolge traten in beiden Systemen in fast allen Jahren Nitrat-Stickstoff-Verluste auf. Dabei waren diese im ökologischen System tendenziell geringer als im konventionellen Anbau. Der Einfluss der Bewirtschaftung/Fruchtfolgestellung war dagegen hoch signifikant. Die Betrachtung der Nitrat-Stickstoff-Differenzen Frühjahr-Herbst ergab hohe jahresbedingte Unterschiede. Die Betrachtung der Differenzen in Abhängigkeit von der Fruchtart ergab hohe Verluste beim Anbau von Wintergetreide nach Körnererbsen und Kleegras. Deutlich geringere Differenzen ergaben sich bei der Kombination Herbstfurche – Dung bei ökologischer Bewirtschaftung sowie beim Anbau von Getreide nach Leguminosen-Getreide-Gemenge. Positive Effekte wurden beim Anbau von Zwischenfrüchten und bei Kleegrasumbruch im Frühjahr festgestellt

The radiating part of circular sources

An analysis is developed linking the form of the sound field from a circular source to the radial structure of the source, without recourse to far-field or other approximations. It is found that the information radiated into the field is limited, with the limit fixed by the wavenumber of source multiplied by the source radius (Helmholtz number). The acoustic field is found in terms of the elementary fields generated by a set of line sources whose form is given by Chebyshev polynomials of the second kind, and whose amplitude is found to be given by weighted integrals of the radial source term. The analysis is developed for tonal sources, such as rotors, and, for Helmholtz number less than two, for random disk sources. In this case, the analysis yields the cross-spectrum between two points in the acoustic field. The analysis is applied to the problems of tonal radiation, random source radiation as a model problem for jet noise, and to noise cancellation, as in active control of noise from rotors. It is found that the approach gives an accurate model for the radiation problem and explicitly identifies those parts of a source which radiate.Comment: Submitted to Journal of the Acoustical Society of Americ

Depolarization volume and correlation length in the homogenization of anisotropic dielectric composites

In conventional approaches to the homogenization of random particulate composites, both the distribution and size of the component phase particles are often inadequately taken into account. Commonly, the spatial distributions are characterized by volume fraction alone, while the electromagnetic response of each component particle is represented as a vanishingly small depolarization volume. The strong-permittivity-fluctuation theory (SPFT) provides an alternative approach to homogenization wherein a comprehensive description of distributional statistics of the component phases is accommodated. The bilocally-approximated SPFT is presented here for the anisotropic homogenized composite which arises from component phases comprising ellipsoidal particles. The distribution of the component phases is characterized by a two-point correlation function and its associated correlation length. Each component phase particle is represented as an ellipsoidal depolarization region of nonzero volume. The effects of depolarization volume and correlation length are investigated through considering representative numerical examples. It is demonstrated that both the spatial extent of the component phase particles and their spatial distributions are important factors in estimating coherent scattering losses of the macroscopic field.Comment: Typographical error in eqn. 16 in WRM version is corrected in arxiv versio

Extremely fast focal-plane wavefront sensing for extreme adaptive optics

We present a promising approach to the extremely fast sensing and correction of small wavefront errors in adaptive optics systems. As our algorithm's computational complexity is roughly proportional to the number of actuators, it is particularly suitable to systems with 10,000 to 100,000 actuators. Our approach is based on sequential phase diversity and simple relations between the point-spread function and the wavefront error in the case of small aberrations. The particular choice of phase diversity, introduced by the deformable mirror itself, minimizes the wavefront error as well as the computational complexity. The method is well suited for high-contrast astronomical imaging of point sources such as the direct detection and characterization of exoplanets around stars, and it works even in the presence of a coronagraph that suppresses the diffraction pattern. The accompanying paper in these proceedings by Korkiakoski et al. describes the performance of the algorithm using numerical simulations and laboratory tests.Comment: SPIE Paper 8447-7

Focal-plane wavefront sensing with high-order adaptive optics systems

We investigate methods to calibrate the non-common path aberrations at an adaptive optics system having a wavefront-correcting device working at an extremely high resolution (larger than 150x150). We use focal-plane images collected successively, the corresponding phase-diversity information and numerically efficient algorithms to calculate the required wavefront updates. The wavefront correction is applied iteratively until the algorithms converge. Different approaches are studied. In addition of the standard Gerchberg-Saxton algorithm, we test the extension of the Fast & Furious algorithm that uses three images and creates an estimate of the pupil amplitudes. We also test recently proposed phase-retrieval methods based on convex optimisation. The results indicate that in the framework we consider, the calibration task is easiest with algorithms similar to the Fast & Furious.Comment: 11 pages, 7 figures, published in SPIE proceeding

Non-equilibrium temperatures in steady-state systems with conserved energy

We study a class of non-equilibrium lattice models describing local redistributions of a globally conserved quantity, which is interpreted as an energy. A particular subclass can be solved exactly, allowing to define a statistical temperature T_{th} along the same lines as in the equilibrium microcanonical ensemble. We compute the response function and find that when the fluctuation-dissipation relation is linear, the slope T_{FD}^{-1} of this relation differs from the inverse temperature T_{th}^{-1}. We argue that T_{th} is physically more relevant than T_{FD}, since in the steady-state regime, it takes equal values in two subsystems of a large isolated system. Finally, a numerical renormalization group procedure suggests that all models within the class behave similarly at a coarse-grained level, leading to a new parameter which describes the deviation from equilibrium. Quantitative predictions concerning this parameter are obtained within a mean-field framework.Comment: 16 pages, 2 figures, submitted to Phys. Rev.