Nichtlineare Aeroelastik und transiente Multiresonanzen

Durch Regenerationverfahren und Fertigungstoleranzen treten an den Schaufelkränzen von Turbinen Verstimmungen auf, die das Schwingungsverhalten der Schaufeln beeinflussen können. Daraus resultierende Resonanzüberhöhungen haben signifikanten Einfluss auf die Lebensdauer und die strukturelle Integrität der Schaufeln. In vorangegangenen Projekten, die im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 871 von der DFG gefördert wurden, konnte der Einfluss von Verstimmungen mithilfe der Simulationsumgebung RAMBO an einer akademischen Struktur berechnet und auf der Grundlage von experimentellen Daten validiert werden. Darauf aufbauend soll nun eine anwendungsnahe Beschauflung untersucht werden, die von einem Industriepartner zur Verfügung gestellt wird. Ausgehend von einem linearen, unverstimmten Schaufelkranz wird dabei die Komplexität des Modells sukzessive erhöht, sodass neben der Verstimmung auch transiente Resonanzdurchgänge, multi-frequente Anregungen, linearisierte Kontakte und aerodynamische Dämpfung berücksichtigt werden können. Außerdem werden bei der Verstimmung des Schaufelkranzes im Gegensatz zu vorherigen Projekten des Sonderforschungsbereichs neben Strukturverstimmungen auch Verstimmungen der linearisiert angenommenen Kontaktstellen betrachtet. Experimentelle Untersuchungen des Instituts für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik unter Rotation sowie Schwingungstests am Institut für Dynamik und Schwingungen vervollständigen die Datengrundlage und erlauben eine Modellparametrierung und eine spätere Evaluation der simulierten Schwingungen.

Um die Vergleichbarkeit verschiedener Berechnungstools sicherzustellen, soll eine gemeinsame Datengrundlage für Geometrie, Anregung und Randbedingungen verwendet werden. Die Nutzung dieser wurde für ein vereinfachtes Modell in beiden Berechnungstools getestet. Die aerodynamischen Berechnungen werden in Zusammenarbeit mit dem Institut für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik durchgeführt, sodass eine gemeinsame Schnittstelle für den Datentransfer festgelegt und erprobt wurde. Der derzeitige Schwerpunkt liegt in der Aufbereitung des anwendungsnahen Schaufelmodells für die Verwendung in den verschiedenen Simulationsumgebungen