Simulation von Flattern und aerodynamischer Zwangserregung in Turbomaschinenbeschaufelungen:
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| Published: |
Köln
Institut für Antriebstechnik
2003
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SIMULATION VON FLATTERN UND AERODYNAMISCHER ZWANGSERREGUNG IN
TURBOMASCHINENBESCHAUFELUNGEN STEFAN SCHMITT INSTITUT FUER
ANTRIEBSTECHNIK KOELN 186 SEITEN 93 BILDER 4 TABELLEN 84 LITERATURSTELLEN
DLR INHALTSVERZEICHNIS NOMENKLATUR V 1 EINLEITUNG 1 1.1 MOTIVATION 1 1.2
UEBERSICHTSLITERATUR ZUR TURBOMASCHINEN-AEROELASTIK 2 1.3 STAND DER
WISSENSCHAFT UND TECHNIK 4 1.4 ZIEL DER ARBEIT 6 2 NUMERIK 9 2.1
AERODYNAMISCHES MODELL 9 2.2 ZEITLICHE DISKRETISIERUNG 13 2.3
UEBERPRUEFUNG DER ZEITINTEGRATION AUF SICH VERFORMENDEN NETZEN 16 2.4
BERANDUNGEN 18 2.5 NETZVERFORMUNG 20 2.5.1 LOKALE NETZVERFORMUNG 20
2.5.2 GLOBALE NETZVERFORMUNG 23 2.6 STRUKTURDYNAMISCHES MODELL 29 2.7
ZEITINTEGRATION FUER DIE SCHWINGUNGSGLEICHUNG 34 2.8 UEBERPRUEFUNG DER
ZEITINTEGRATION FUER DAS STRUKTURSYTEM 36 2.9 STROEMUNG-STRUKTUR-KOPPLUNG
39 2.10 UEBERPRUEFUNG DER KOPPLUNG 44 3 FLATTERN EINES TURBINENGITTERS 49
3.1 KONFIGURATION DES TURBINENGITTERS 50 3.2 ZEITGEMITTELTE STROEMUNG FUER
DAS TURBINENGITTER 51 3.3 INSTATIONAERE STROEMUNG IM TURBINENGITTER 55
3.3.1 ZEITSEQUENZ DER STOERUNG 55 3.3.2 HARMONISCHE ANALYSE 60 3.3.3
EINFLUSS HOEHERER HARMONISCHER MODEN 64 3.3.4 ENTDIMENSIONALISIERUNG DER
INSTATIONAEREN SCHAUFELDRUECKE 65 3.3.5 EINFLUSSPARAMETER FUER DIE
INSTATIONAEREN SCHAUFELDRUECKE 68 3.3.6 VERGLEICH MIT DEM EXPERIMENT UND
ANDEREN VERFAHREN 71 3.3.7 VERGLEICH DES IMAGINAERTEILS DER INSTATIONAEREN
SCHAUFELDRUECKE 73 3.3.8 ERGEBNISVERGLEICH AN NABE UND GEHAEUSE 75 3.3.9
VERGLEICH BEI GEAENDERTEN PHASENDIFFERENZWINKELN 76 3.3.10
PHAENOMENOLOGISCHE ENERGIEBILANZ 78 3.3.11 ANALYTISCHE ENERGIEBILANZ 81
3.3.12 AERODYNAMISCHE DAEMPFUNG 84 3.4 DIREKT GEKOPPELTE
FLATTERSIMULATION 87 3.4.1 DURCHFUEHRUNG UND ERGEBNISSE 87 3.4.2
ANALYTISCHE LOESUNG FUER DAS FLATTERPROBLEM 91 3.4.3
STABILITAETSBETRACHTUNG 93 3.4.4 ERGEBNISVERGLEICH MIT DER ANALYTISCHEN
LOESUNG 95 3.5 ABSCHLIESSENDE BEMERKUNGEN 98 4 FORCED RESPONSE IN EINER
VERDICHTERSTUFE 101 4.1 PROPFAN-KONFIGURATION 102 4.2
PROPFAN-AERODYNAMIK UND IHRE UEBERPRUEFUNG 103 4.3 SCHWINGUNGSFORMEN DER
PROPFAN-SCHAUFELN 109 4.4 AERODYNAMISCHE ANREGUNG 112 4.4.1 INTEGRALE
BETRACHTUNG 112 4.4.2 ANREGUNGSMECHANISMUS IM ERSTEN ROTOR 114 4.4.3
ANREGUNGSMECHANISMUS IM ZWEITEN ROTOR 119 4.5 AERODYNAMISCHE DAEMPFUNG :
122 4.6 BERECHNUNG DER SCHWINGUNGSAMPLITUDE AUS ANREGUNG UND DAEMPFUNG
125 4.7 GEKOPPELTE SIMULATION DES FORCED-RESPONSE-PROBLEMS 128 4.8
ANWENDUNG DES UEBERLAGERUNGSPRINZIPS AUF DIE AERODYNAMISCHEN FELDER 132
INHALTSVERZEICHNIS III 4.9 EINSATZPOTENTIAL DER DIREKT-GEKOPPELTEN
ANALYSE 138 4.10 ABSCHLIESSENDE BEMERKUNGEN 141 5 ZUSAMMENFASSUNG 143
LITERATUR 147 ANHANG 155 A.L ENTDIMENSIONALISIERUNG DER STROEMUNGSGROESSEN
155 A.2 RAEUMLICHE DISKRETISIERUNG 155 A.3 BERANDUNGEN 158 A.4
FESTKOERPER-RANDBEDINGUNGEN 161 A.5 UMSETZUNG DER LOKALEN NETZVERFORMUNG
165 A.6 UMSETZUNG DER GLOBALEN NETZVERFORMUNG 167 A.7 UMSETZUNG DER
NETZVERFORMUNG IM ZEITSCHRITTVERFAHREN 169 A.8 METRIKBERECHNUNG BEI DER
DIREKTEN STROEMUNG-STRUKTUR-KOPPLUNG 169 A.9 PARALLELE UMSETZUNG DER
KOPPLUNG 170
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