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Regenerationsbedingtes Mistuning

Regenerationsbedingtes Mistuning

Led by:  Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt
E-Mail:  schwerdt@ids.uni-hannover.de
Team:  M. Sc. Lukas Schwerdt (Dynamik rotierender Maschinen)
Year:  2019
Funding:  SFB 871

Der SFB 871 "Regeneration komplexer Investitionsgüter" beschäftigt sich mit der Instandsetzung komplexer Investitionsgüter mit dem Ziel, möglichst viele Komponenten zu erhalten und zu regenerieren. Dabei sollen die funktionalen Eigenschaften des Gesamtsystems erhalten bleiben oder sogar verbessert werden. Der SFB 871 besteht aus 4 Teilgebieten, die sich mit der Befundung, der Varianz, dem Einfluss auf das Gesamtsystem und der ganzheitlichen Steuerung des Regenerationsprozesses beschäftigen. Damit soll es möglich sein, einen optimalen Regenerationspfad auszuwählen, möglichst schon bevor das Investitionsgut in seine Komponenten zerlegt worden ist. Exemplarisch wurden im SFB 871 bisher die Triebwerke von Verkehrsflugzeugen gewählt, da bei diesen die Komplexität besonders stark ausgeprägt ist.

Das Teilprojekt C6 "Aeroelastik von Axialverdichtern" beschäftigt sich mit dem Einfluss der Verstimmung einzelner Schaufeln auf das Gesamtsystem. Durch das Mistuning treten sogenannte Lokalisierungseffekte auf, die dazu führen können, dass sich die Schwingungsamplitude einzelner Schaufeln drastisch erhöht. Um dieses Verhalten zu untersuchen, wurde in der ersten Förderperiode eine Reduktionsmethode entwickelt, mit deren Hilfe die Schwingungsamplituden einer verstimmten Blisk auf Basis eines Finite Elemente-Modells innerhalb kürzester Zeit berechnet werden können. Auf diesen Ergebnissen aufbauend wurde in der zweiten Förderperiode die Reduktionsmethode erweitert, um auch eine Verstimmung der Scheibe mit abbilden zu können.

In der dritten Förderperiode wurde eine neue Reduktionsmethode entwickelt, die sowohl größere Geometrieveränderungen von Verdichterschaufeln, als auch Modelle mit mehreren Rotorstufen effizient abbilden kann. Dabei wird in Kooperation mit dem Institut für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik auch die aeroelastische Kopplung der Schaufelschwingungen verschiedener Rotorstufen modelliert.

Durch Experimente sollen die Berechnungsergebnisse auch quantitativ validiert werden. Am IDS wird die eine zweistufige Blisk untersucht, die elektromagnetisch zu Schwingungen angeregt wird. Die Schwingungsmessung erfolgt laseroptisch. Aeroelastische Messungen finden am Axialverdichterprüfstand des TFD statt. Im Rahmen des SFBs trägt dieses Projekt zur besseren Lebensdauervorhersage von regenerierten Rotorstufen bei und ermöglicht so eine optimale Entscheidung über Reparaturnotwendigkeit und -verfahren.