Mistuning mit Aero-Kopplung II (Mistuning aerodynamisch und strukturmechanisch gekoppelter Beschaufelungen)

• Antragsteller: Dr.-Ing. Lars Panning-von Scheidt; Professor Dr.-Ing. Jörg Seume; Professor Dr.-Ing. Jörg Wallaschek
• Fachliche Zuordnung: Mechanik ; Strömungs- und Kolbenmaschinen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 239841452

Das Ziel des Forschungsvorhabens "Mistuning mit Aero-Kopplung II" ist es, eine experimentell validierte Berechnungs-methode für die Schwingungsprognose verstimmter Schaufelkränze in Turbomaschinen zur Verfügung zu stellen. Hierfür soll ein im Vorgängervorhaben entwickeltes Reduced Order Model (ROM) erweitert und mittels experimenteller Schwingungsmessungen an verschiedenen Schaufelkränzen validiert werden. Das entwickelte Simulatiosprogramm ROMI (Reduced Order Models for MistunedTurbine Blades) ermöglicht die effiziente Schwingungsberechnung unter Berück-sichtigung aerodynamischer Koppungseinflüsse sowie nichtlinearer Deckband- und Reibelementkopplung. Als Versuchsträger werden eine durchströmte Verdichter-Blisk mitaerodynamischer Kopplung sowie eine im Vakuum rotierende Verdichterbeschaufelung mit nichtlinearer Schaufel-Scheibe-Kopplung (Schwalbenschwanzfuß) eingesetzt. Zur Messung der erzwungenen Schwingung der Blisk, die durch die Strömung und akustisch über Lautsprecher angeregt wird, soll ein Tip-Timing-System eingesetzt werden. Die Untersuchung der nichtlinearen Schaufelfußkopplung im Vakuum wird mit magnetischer Anregung und Dehnungsmessstreifen durchgeführt. Um die Vergleichbarkeit zwischen den numerischen und experimenten Ergebnissen zu gewährleisten, ist eine Ergänzung derreduzierten Modellierung um bisher unberücksichtigte, prüftstandsund betriebsspezifische Randbedingungen (Schaufelfußkopplung, Fliekraftbeanspruchung, Fluiddruck und -temperatur) erforderlich. Für die effiziente Modellierung geometrisch komplexer Schaufelfüße mit mehreren Tragflanken sind die implementierten Reduktionsschritte um ein zusätzliches Verfahren zur Reduzierung der Kontaktfreiheitsgrade zu ergänzen. Zudem ist die Abhängigkeit der aerodynamischen Kopplungsgrößen von der Schwingfrequenz für verschiedene Schwingungsformen zu untersuchen und in ein aerodynamisches Ersatzmodell zu implementieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen