Dynamik rotierender Maschinen

• Rotations- und Standversuche

  Eine besondere Kompetenz des IDS liegt in der Entwicklung innovativer Dämpfungskonzepte und deren experimentelle Validierung. Für Untersuchungen des Dämpfungseinflusses von Turbinenschaufeln wurden am IDS Rotationsprüfstände sowie Standversuche entwickelt. An den Rotationsprüfstanden können Schaufelschwingungen unter dem Einfluss von Fliehkrafteffekten untersucht werden. Der Einsatz von Standversuchen ermöglicht bereits mit einem reduzierten Versuchsaufwand die Identifizierung charakteristischer Dämpfungseigenschaften.

  Leitung: Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt

  Jahr: 2022
• Schwingungsanregung von Turbinenschaufeln und -läufern

  Um qualitativ hochwertige und belastbare Schwingungsmessungen durchführen zu können, ist die Erzeugung einer wohl definierten und auf die Fragestellung angepassten Anregungskraft unerlässlich. Der Entwicklung von Erregungsmechanismen, die auf unterschiedlichen physikalischen Prinzipen beruhen, kommt daher eine besondere Bedeutung zu. Diese werden zur stationären und dynamischen Anregung von Turbinenschaufeln unterschiedlicher Größen erfolgreich verwendet und projektübergreifend weiterentwickelt.

  Leitung: Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt

  Jahr: 2022
• Schwingungsmessung

  Zur Beurteilung des Schwingungszustands von Turbinenschaufeln und -scheiben kommen modernste Messverfahren zur Anwendung. Zur genauen und korrekten Messung des dynamischen Verhaltens der Struktur ist neben der fachgerechten Bedienung der Messgeräte ebenfalls die Nachbearbeitung der Rohsignale von wichtiger Bedeutung. Besondere Herausforderungen ergeben sich häufig aus der Rotation der zu messenden Objekte und den herrschenden Umweltbedingungen im Messaufbau.

  Leitung: Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt

  Jahr: 2022
• Entwicklung nichtlinearer Rotordynamik-Gehäusemodelle

  Der Fokus bei der Modellierung rotierender Maschinen liegt bisher auf den Komponenten Rotor und Lagerung. Für ein rotordynamisches Gesamtmodell bildet nun die Berücksichtigung der Gehäusedynamik den nächsten Schritt. In dem Projekt "Rotordynamik-Gehäusemodelle und Model-Update" (gefördert durch die Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V., FVV) soll in Zusammenarbeit mit dem Institut für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik (TFD) ein nichtlineares Gehäusemodell aufgebaut und validiert werden.

  Leitung: Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt

  Jahr: 2023

  Förderung: FVV/AiF
• Schaufelschwingung unter Berücksichtigung variabler Erregungen und geometrischer Verstimmung

  In dem Projekt wird die numerische Prognose der Schaufelschwingung mit verschiedenen Verstimmungseffekten und Nichtlinearitäten untersucht. Neben der Frequenzverstimmung in einem Schaufelkranz werden zusätzlich eine variable Erregung und verstimmte Schaufelgeometrien berücksichtigt. Werden die abgebildeten Verstimmungsphänomene mit anderen Effekten wie Drehzahlvariabilität und nichtlinearen Kopplungen kombiniert, lassen sich diese Effekte zum einen separat und zum anderen in ihren Wechselwirkungen analysieren.

  Leitung: Lars Panning-von Scheidt

  Jahr: 2023

  Förderung: BMWK/AiF
• Schwingungsverhalten von Schaufeln infolge zufälliger Anregung

  Im Rahmen des Arbeitspakets "Schwingungsverhalten von Schaufeln infolge einer Anregung mit einem kontinuierlichen und bandbegrenzten Spektrum" als Teil des Verbundprojekts "ECOFLEX-turbo - SchauTex"(gefördert durch AG Turbo) wird das Schwingungsverhalten zyklisch symmetrischer Schaufelkränze mit nichtlinearen Kopplungen unter stochastischer Anregung untersucht. Dabei werden sowohl breitbandige bis weiße, als auch schmalbandige Anregungsspektren in Betracht gezogen

  Leitung: Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt

  Jahr: 2024

  Förderung: AG Turbo
• Gekoppelte Rotor-Schaufel-Schwingungen

  Im Rahmen des Projekts "Gekoppelte Rotor-Schaufel-Schwingung" wird ein kombiniertes Modell aus Rotor und Schaufelkranz entwickelt, welches in der Lage ist, die aus der Interaktionen beider Komponenten resultierenden Effekte abzubilden. Das Vorhaben ist Teil des Verbundprojekts "ECOFLEX-turbo - SchauTex" (gefördert durch AG Turbo).

  Leitung: Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt

  Jahr: 2024

  Förderung: AG Turbo
• Flexibilitätsoptimierung von Dampfturbinenschaufeln

  Die Projekte "Analyse des Schwingungsverhaltens unterschiedlich gekoppelter drehzahlvariabler Turbinenschaufeln" und "Schwingungsanalyse von Dampfturbinenschaufeln" wurden und werden durch die AG Turbo gefördert. Ziel ist es, den Einfluss der Drehzahlvariabilität bei Schaufelkränzen mit Deckbandkopplung zu untersuchen und mit den gewonnen Erkenntnissen den Auslegungsprozess von konstruktiven Dämpfungsparametern zu optimieren. Zu diesem Zweck werden sowohl numerische als auch experimentelle Untersuchungen durchgeführt.

  Leitung: Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt

  Jahr: 2024

  Förderung: AG Turbo
• Vorhersage und Validierung der nichtlinearen Reibdämpfung bei Schaufelschwingungen

  In diesem durch die AG Turbo geförderten Projekt wird die Schwingungsantwort von Turbinenschaufeln untersucht, die sowohl durch Reibelemente als auch Deckbänder gekoppelt sind. Mit Hilfe der Neuentwicklung eines Reibhysterese-Prüfstands und einer elektromagnetischen Anregung soll eine bestehende Simulationsumgebung für die Prognose der Schwingungsamplituden bei einer simultanen nichtlinearen Kopplung über die verschiedenen Kontaktmechanismen validiert werden.

  Leitung: Lars Panning-von Scheidt

  Jahr: 2024

  Förderung: AG Turbo
• Multiresonanzen und Multigrenzzykel

  Das von der AG Turbo geförderte Projekt beschäftigt sich mit den nichtlinearen Wechselwirkungen zwischen verschiedenen in Resonanz befindenden Moden bei Fremd- (Multiresonanzen) und Selbsterregung (Multigrenzzykel) einer Turbinenbeschaufelung. Dabei wird ein vorhandenes Konzept für einen Versuchsstand in die Realität umgesetzt, sodass verschiedene Multiresonanzen gemessen werden. Der daraus resultierende Erkenntnisgewinn fließt bei der anschließenden Auslegung eines Versuchsstandes für Multigrenzzykel ein. Zudem wird in Zusammenarbeit mit dem beteiligten Industriepartner (MTU) der Aufbau eines Teststandes für Multiresonanzen bei zyklisch symmetrischen Strukturen konzipiert.

  Leitung: Lars Panning-von Scheidt

  Jahr: 2024

  Laufzeit: 08/2020-07/2024
• Robustes Dämpferdesign für multiharmonische Anregungen bei flexiblem Betrieb

  In diesem durch die AG Turbo geförderten Projekt wird die Robustheit von Unterplattformdämpfern bei Turbinenschaufeln hinsichtlich eines zunehmend breitbandigeren Frequenzspektrums der Schaufelanregung durch z.B. Teillastbeaufschlagung untersucht. Mit Hilfe der Erweiterung einer bestehenden Simulationsumgebung hinsichtlich multiharmonischer Anregungen und dessen Validierung mittels eines realitätsnahen Experiments unter Rotation sollen Designregeln für optimale und insbesondere robuste Reibdämpfer aufgestellt werden.

  Leitung: Lars Panning-von Scheidt

  Team: Katharina Brinkmann

  Jahr: 2025

  Förderung: AG Turbo

  Laufzeit: 10/2023-02/2027
• Experimentelle und numerische Untersuchung des Schwingungsverhaltens gekoppelter Schaufelverbände

  In dem über die AG Turbo geförderten Projekt wird die Reibungsdämpfung von Turbinenschaufeln mit Deckbandkopplung für eine variable Betriebsweise untersucht. Hierzu wird die Beschaufelung bei verschiedenen Drehzahlen und verschiedenen Erregerkraftniveaus zu Schwingungen angeregt. Über eine Variation des Übermaßes der Deckbänder werden Kontakteigenschaften variiert und deren Einfluss auf die Dämpfung für mehrere Betriebspunkte experimentell und numerisch untersucht.

  Leitung: Lars Panning-von Scheidt

  Team: Yue Xiao

  Jahr: 2025

  Förderung: AG Turbo

  Laufzeit: 09/2022-04/2027
• Nichtlineare Aeroelastik und transiente Multiresonanzen

  Im Rahmen verschiedener Teilprojekte wurde im Sonderforschungsbereich 871 „Regeneration von komplexen Investitionsgütern“ das Berechnungstool RAMBO entwickelt, welches die Berechnung der Schwingungen von linearen, verstimmten Turbinenschaufelkränzen ermöglicht und dabei auch aerodynamische Dämpfung berücksichtigt. In diesem Transferprojekt soll die Anwendung des Tools auf eine reale Struktur erprobt und mit Simulationswerkzeugen zur Berechnung nichtlinear gekoppelter Beschaufelungen verglichen werden.

  Leitung: Lars Panning-von Scheidt

  Team: Anna Lefken

  Jahr: 2025

  Förderung: DFG

  Laufzeit: 01/2023-12/2026