Aerodynamische Anregung resonanter Schaufelschwingungen in Radialturbinen:
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Berlin
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2015
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INHALTSVERZEICHNIS
SYMBOLVERZEICHNIS III
1 EINLEITUNG 1
1.1 DAUERFESTE AUSLEGUNG VON RADIALTURBINENROTOREN 2
1.2 VORGEHEN UND ZIELSETZUNG DER ARBEIT 4
2 GRUNDLAGEN ZU SCHAUFELSCHWINGUNGEN IN TURBOMASCHINEN 7
2.1 EIGENSCHWINGVERHALTEN IDEALER ROTOREN 8
2.1.1 SCHAUFEL- UND SCHEIBENSCHWINGUNGSFORMEN 9
2.1.2 GEKOPPELTE SCHWINGUNGSFORMEN ZYKLISCH-ROTATIONSSYMMETRISCHER
STRUKTUREN . 11
2.2 EIGENSCHAFTEN REALER VERSTIMMTER ROTOREN 16
2.2.1 URSACHEN DER VERSTIMMUNG 16
2.2.2 AUSWIRKUNG DER VERSTIMMUNG AUF DAS DYNAMISCHE VERHALTEN 18
2.3 ERZWUNGENE SCHWINGUNGEN UND RESONANZZUSTAENDE IM BETRIEB 22
2.3.1 BEDINGUNGEN FUER RESONANZZUSTAENDE 23
2.3.2 AERODYNAMISCHE ANREGUNG VON SCHAUFELSCHWINGUNGEN 28
2.3.3 DAEMPFUNG 33
2.4 KENNTNISSTAND ZU SCHAUFELSCHWINGUNGEN IN RADIALTURBINEN 39
2.4.1 DAUERFESTE SCHAUFELAUSLEGUNG IN TURBOLADERN 41
2.4.2 METHODEN ZUR ANALYSE VON SCHAUFELSCHWINGUNGEN 44
2.4.3 FORSCHUNGSARBEITEN ZUR NUMERISCHEN ANALYSE DER SCHWINGUNGSANREGUNG
49
2.5 WISSENSCHAFTLICHE FRAGESTELLUNGEN UND FORSCHUNGSANSATZ 52
3 DYNAMISCHE EIGENSCHAFTEN DER UNTERSUCHTEN RADIALTURBINE 55
3.1 MTU ZR140 TURBINENROTOR 55
3.1.1 BESCHREIBUNG DES TURBINENROTORS 55
3.1.2 IDEALES STRUKTURMODELL DES TURBINENROTORS 57
3.2 CHARAKTERISIERUNG DES EIGENSCHWINGVERHALTENS 59
3.2.1 NUMERISCHE MODALANALYSE DES IDEALEN STRUKTURMODELLS 59
3.2.2 EXPERIMENTELLE MODALANALYSE MIT HILFE DER
LASER-DOPPLER-VIBROMETRIE 61
3.2.3 VERSTIMMTE STRUKTURMODELLE DES REALEN ROTORS 64
3.3 RESONANTE SCHWINGUNGEN IM BETRIEB DER TURBINE MIT LEITGITTERN 67
3.3.1 VERSUCHSTURBINE, VERSUCHSAUFBAU UND MESSTECHNIK 67
3.3.2 ERGEBNISSE DER SCHWINGUNGSMESSUNG 70
3.4 SCHAUFELBELASTUNG IN RESONANZ UNTER BETRIEBSBEDINGUNGEN 75
3.5 AUSWAHL DER RESONANZSTELLEN FUER NUMERISCHE UNTERSUCHUNGEN 79
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II INHALTSVERZEICHNIS
4 DAEMPFUNGSEIGENSCHAFTEN DER RADIALTURBINE 83
4.1 DAEMPFUNGSBESTIMMUNG 83
4.2 DAEMPFUNGSWERTE 85
4.2.1 DAEMPFUNGSWERTE UNTER BETRIEBSBEDINGUNGEN 85
4.2.2 DAEMPFUNGSWERTE IM STILLSTAND BEI UMGEBUNGSBEDINGUNGEN 85
5 NUMERISCHE STUDIE DER AERODYNAMISCHEN ANREGUNG 89
5.1 STROEMUNGSMECHANISCHES MODELL DER TURBINE 89
5.1.1 GEOMETRIE-, GITTER-UND STROEMUNGSMODELLE 89
5.1.2 RANDBEDINGUNGEN 91
5.1.3 VALIDIERUNG DER SIMULATIONSERGEBNISSE 91
5.1.4 ANFORDERUNGEN AN DAS BERECHNUNGSMODELL 92
5.2 ANREGUNGSMECHANISMEN 95
5.2.1 POTENTIALTHEORETISCHER EFFEKT UND NACHLAUFSTROEMUNG 95
5.2.2 SAUGSEITIGER INSTATIONAERER WIRBEL AM ROTOREINTRITT 99
5.3 ANREGUNGSKRAEFTE 100
5.4 ANREGUNGSFUNKTIONEN 108
6 ANREGUNG VON SCHWINGUNGSFORMEN 113
6.1 ANREGBARKEIT VON SCHAUFELMODEN 113
6.2 ANREGUNGSORDNUNG UND ANREGUNG VON ROTORSCHWINGUNGSFORMEN 120
7 SIMULATION RESONANTER SCHAUFELSCHWINGUNGEN IM BETRIEB 123
7.1 SIMULATIONSMETHODE ZUR FLUID-STRUKTUR-INTERAKTION 123
7.2 VALIDIERUNG DER SIMULATIONSMETHODE MIT GEMESSENEN
SCHWINGUNGSAMPLITUDEN . 126
7.2.1 SCHWINGUNGSANTWORTEN DES IDEALEN STRUKTURMODELLS 126
7.2.2 ABBILDUNG DER VERSTIMMUNGSEFFEKTE IN STRUKTURMODELLEN 130
8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 139
8.1 ZENTRALE ERGEBNISSE UND ANWENDUNG 139
8.2 OFFENE FRAGESTELLUNGEN UND FORSCHUNGSANSAETZE 142
LITERATURVERZEICHNIS 145
ANHANG 153 |
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| spelling | Schwitzke, Martin 1980- Verfasser (DE-588)1077218591 aut Aerodynamische Anregung resonanter Schaufelschwingungen in Radialturbinen von Dipl.-Ing. Martin Schwitzke Berlin Logos 2015 v, 160 Seiten Illustrationen txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Forschungsberichte aus dem Institut für Thermische Strömungsmaschinen 61 Dissertation Fakultät für Maschinenbau, Karlsruher Institut für Technologie (KIT) 2015 Abgasturbolader (DE-588)4141045-2 gnd rswk-swf Fluid-Struktur-Wechselwirkung (DE-588)4314754-9 gnd rswk-swf Schaufelschwingung (DE-588)4179424-2 gnd rswk-swf Schwingungsanregung (DE-588)4180562-8 gnd rswk-swf Radialturbine (DE-588)4152281-3 gnd rswk-swf Schaufelschwingungen Anregung Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Radialturbine Turbolader Fluid-Struktur-Interaktion (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Abgasturbolader (DE-588)4141045-2 s Radialturbine (DE-588)4152281-3 s Schaufelschwingung (DE-588)4179424-2 s Fluid-Struktur-Wechselwirkung (DE-588)4314754-9 s Schwingungsanregung (DE-588)4180562-8 s DE-604 Logos Verlag Berlin (DE-588)1065538812 pbl Forschungsberichte aus dem Institut für Thermische Strömungsmaschinen 61 (DE-604)BV035420840 61 B:DE-101 application/pdf http://d-nb.info/1076919952/04 Inhaltsverzeichnis X:MVB text/html http://deposit.dnb.de/cgi-bin/dokserv?id=3a824814dde14f179ab3c6b318d4d14f&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm Inhaltstext DNB Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=029120615&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
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