Aktualisiert: 2023-07-02
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Grundlagen der Dynamik von Hubschrauber-Rotoren
Schlüsselwort: Rotordynamik
Einfluss der äußeren Lagerdämpfung auf die Betriebseigenschaften an einem gleitgelagerten Hochgeschwindigkeitsrotor
Ziel der Arbeit ist die verbesserte Prädiktion des Schwingungsverhaltens eines Rotor-Lager-Systems mit Gleitlagern bei Nutzung einer gemeinsamen Ringnut zur Schmierstoffversorgung. Hierzu werden experimentelle Schwingungsuntersuchungen an einem Rotor durchgeführt und die Ergebnisse mit einer Simulation des Rotor-Lager-Systems verglichen. Um diese Untersuchungen durchzuführen, wird ein Rotordynamikprüfstand aufgebaut und dessen Validität zur Untersuchung des Rotor-Lager-Systems überprüft. Es wird gezeigt, dass ein Quetschöldämpfer bei Nutzung von Fest- und Kippsegmentlagern am untersuchten Rotor-Lager-System wesentlich zur Reduktion von Schwingungen beiträgt. Anhand des Kippsegmentlagers wird der Einfluss einer seitlichen Dichtung des Quetschöldämpfers in den Experimenten dargestellt. Darüber hinaus wird der Einfluss der Schmierstoffbedingungen bewertet. Anschließend werden unter Berücksichtigung von Massenträgheit die dynamischen Koeffizienten des Quetschöldämpfers sowie das Schwingungsverhalten des Rotor-Lager-Systems berechnet und mit den Experimenten abgeglichen. Auf Basis dieser Ergebnisse wird die Berechnung der dynamischen Koeffizienten mit Betrachtung einer dynamisch wirksamen Ringnuthöhe anhand des aktuellen Forschungsstandes erweitert und deren Auswirkung auf das Schwingungsverhalten des Rotors überprüft. Hierbei führt die Berücksichtigung der dynamisch wirksamen Ringspalthöhe zu einer signifikanten Verbesserung der Rechenergebnisse gegenüber konventionellen zweidimensionalen Rechenmethoden. Auf diese Weise wird erstmalig der Effekt einer dynamisch wirksamen Ringnuthöhe in einem praxisrelevanten Umfeld bestätigt und somit eine Methode zur verbesserten Vorhersage des Quetschöldämpferverhaltens mit zentraler Ringnut aufgezeigt.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Einfluss der äußeren Lagerdämpfung auf die Betriebseigenschaften an einem gleitgelagerten Hochgeschwindigkeitsrotor
Ziel der Arbeit ist die verbesserte Prädiktion des Schwingungsverhaltens eines Rotor-Lager-Systems mit Gleitlagern bei Nutzung einer gemeinsamen Ringnut zur Schmierstoffversorgung. Hierzu werden experimentelle Schwingungsuntersuchungen an einem Rotor durchgeführt und die Ergebnisse mit einer Simulation des Rotor-Lager-Systems verglichen. Um diese Untersuchungen durchzuführen, wird ein Rotordynamikprüfstand aufgebaut und dessen Validität zur Untersuchung des Rotor-Lager-Systems überprüft. Es wird gezeigt, dass ein Quetschöldämpfer bei Nutzung von Fest- und Kippsegmentlagern am untersuchten Rotor-Lager-System wesentlich zur Reduktion von Schwingungen beiträgt. Anhand des Kippsegmentlagers wird der Einfluss einer seitlichen Dichtung des Quetschöldämpfers in den Experimenten dargestellt. Darüber hinaus wird der Einfluss der Schmierstoffbedingungen bewertet. Anschließend werden unter Berücksichtigung von Massenträgheit die dynamischen Koeffizienten des Quetschöldämpfers sowie das Schwingungsverhalten des Rotor-Lager-Systems berechnet und mit den Experimenten abgeglichen. Auf Basis dieser Ergebnisse wird die Berechnung der dynamischen Koeffizienten mit Betrachtung einer dynamisch wirksamen Ringnuthöhe anhand des aktuellen Forschungsstandes erweitert und deren Auswirkung auf das Schwingungsverhalten des Rotors überprüft. Hierbei führt die Berücksichtigung der dynamisch wirksamen Ringspalthöhe zu einer signifikanten Verbesserung der Rechenergebnisse gegenüber konventionellen zweidimensionalen Rechenmethoden. Auf diese Weise wird erstmalig der Effekt einer dynamisch wirksamen Ringnuthöhe in einem praxisrelevanten Umfeld bestätigt und somit eine Methode zur verbesserten Vorhersage des Quetschöldämpferverhaltens mit zentraler Ringnut aufgezeigt.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Einfluss der äußeren Lagerdämpfung auf die Betriebseigenschaften an einem gleitgelagerten Hochgeschwindigkeitsrotor
Ziel der Arbeit ist die verbesserte Prädiktion des Schwingungsverhaltens eines Rotor-Lager-Systems mit Gleitlagern bei Nutzung einer gemeinsamen Ringnut zur Schmierstoffversorgung. Hierzu werden experimentelle Schwingungsuntersuchungen an einem Rotor durchgeführt und die Ergebnisse mit einer Simulation des Rotor-Lager-Systems verglichen. Um diese Untersuchungen durchzuführen, wird ein Rotordynamikprüfstand aufgebaut und dessen Validität zur Untersuchung des Rotor-Lager-Systems überprüft. Es wird gezeigt, dass ein Quetschöldämpfer bei Nutzung von Fest- und Kippsegmentlagern am untersuchten Rotor-Lager-System wesentlich zur Reduktion von Schwingungen beiträgt. Anhand des Kippsegmentlagers wird der Einfluss einer seitlichen Dichtung des Quetschöldämpfers in den Experimenten dargestellt. Darüber hinaus wird der Einfluss der Schmierstoffbedingungen bewertet. Anschließend werden unter Berücksichtigung von Massenträgheit die dynamischen Koeffizienten des Quetschöldämpfers sowie das Schwingungsverhalten des Rotor-Lager-Systems berechnet und mit den Experimenten abgeglichen. Auf Basis dieser Ergebnisse wird die Berechnung der dynamischen Koeffizienten mit Betrachtung einer dynamisch wirksamen Ringnuthöhe anhand des aktuellen Forschungsstandes erweitert und deren Auswirkung auf das Schwingungsverhalten des Rotors überprüft. Hierbei führt die Berücksichtigung der dynamisch wirksamen Ringspalthöhe zu einer signifikanten Verbesserung der Rechenergebnisse gegenüber konventionellen zweidimensionalen Rechenmethoden. Auf diese Weise wird erstmalig der Effekt einer dynamisch wirksamen Ringnuthöhe in einem praxisrelevanten Umfeld bestätigt und somit eine Methode zur verbesserten Vorhersage des Quetschöldämpferverhaltens mit zentraler Ringnut aufgezeigt.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Einfluss der äußeren Lagerdämpfung auf die Betriebseigenschaften an einem gleitgelagerten Hochgeschwindigkeitsrotor
Ziel der Arbeit ist die verbesserte Prädiktion des Schwingungsverhaltens eines Rotor-Lager-Systems mit Gleitlagern bei Nutzung einer gemeinsamen Ringnut zur Schmierstoffversorgung. Hierzu werden experimentelle Schwingungsuntersuchungen an einem Rotor durchgeführt und die Ergebnisse mit einer Simulation des Rotor-Lager-Systems verglichen. Um diese Untersuchungen durchzuführen, wird ein Rotordynamikprüfstand aufgebaut und dessen Validität zur Untersuchung des Rotor-Lager-Systems überprüft. Es wird gezeigt, dass ein Quetschöldämpfer bei Nutzung von Fest- und Kippsegmentlagern am untersuchten Rotor-Lager-System wesentlich zur Reduktion von Schwingungen beiträgt. Anhand des Kippsegmentlagers wird der Einfluss einer seitlichen Dichtung des Quetschöldämpfers in den Experimenten dargestellt. Darüber hinaus wird der Einfluss der Schmierstoffbedingungen bewertet. Anschließend werden unter Berücksichtigung von Massenträgheit die dynamischen Koeffizienten des Quetschöldämpfers sowie das Schwingungsverhalten des Rotor-Lager-Systems berechnet und mit den Experimenten abgeglichen. Auf Basis dieser Ergebnisse wird die Berechnung der dynamischen Koeffizienten mit Betrachtung einer dynamisch wirksamen Ringnuthöhe anhand des aktuellen Forschungsstandes erweitert und deren Auswirkung auf das Schwingungsverhalten des Rotors überprüft. Hierbei führt die Berücksichtigung der dynamisch wirksamen Ringspalthöhe zu einer signifikanten Verbesserung der Rechenergebnisse gegenüber konventionellen zweidimensionalen Rechenmethoden. Auf diese Weise wird erstmalig der Effekt einer dynamisch wirksamen Ringnuthöhe in einem praxisrelevanten Umfeld bestätigt und somit eine Methode zur verbesserten Vorhersage des Quetschöldämpferverhaltens mit zentraler Ringnut aufgezeigt.
Aktualisiert: 2023-06-26
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Einfluss der äußeren Lagerdämpfung auf die Betriebseigenschaften an einem gleitgelagerten Hochgeschwindigkeitsrotor
Ziel der Arbeit ist die verbesserte Prädiktion des Schwingungsverhaltens eines Rotor-Lager-Systems mit Gleitlagern bei Nutzung einer gemeinsamen Ringnut zur Schmierstoffversorgung. Hierzu werden experimentelle Schwingungsuntersuchungen an einem Rotor durchgeführt und die Ergebnisse mit einer Simulation des Rotor-Lager-Systems verglichen. Um diese Untersuchungen durchzuführen, wird ein Rotordynamikprüfstand aufgebaut und dessen Validität zur Untersuchung des Rotor-Lager-Systems überprüft. Es wird gezeigt, dass ein Quetschöldämpfer bei Nutzung von Fest- und Kippsegmentlagern am untersuchten Rotor-Lager-System wesentlich zur Reduktion von Schwingungen beiträgt. Anhand des Kippsegmentlagers wird der Einfluss einer seitlichen Dichtung des Quetschöldämpfers in den Experimenten dargestellt. Darüber hinaus wird der Einfluss der Schmierstoffbedingungen bewertet. Anschließend werden unter Berücksichtigung von Massenträgheit die dynamischen Koeffizienten des Quetschöldämpfers sowie das Schwingungsverhalten des Rotor-Lager-Systems berechnet und mit den Experimenten abgeglichen. Auf Basis dieser Ergebnisse wird die Berechnung der dynamischen Koeffizienten mit Betrachtung einer dynamisch wirksamen Ringnuthöhe anhand des aktuellen Forschungsstandes erweitert und deren Auswirkung auf das Schwingungsverhalten des Rotors überprüft. Hierbei führt die Berücksichtigung der dynamisch wirksamen Ringspalthöhe zu einer signifikanten Verbesserung der Rechenergebnisse gegenüber konventionellen zweidimensionalen Rechenmethoden. Auf diese Weise wird erstmalig der Effekt einer dynamisch wirksamen Ringnuthöhe in einem praxisrelevanten Umfeld bestätigt und somit eine Methode zur verbesserten Vorhersage des Quetschöldämpferverhaltens mit zentraler Ringnut aufgezeigt.
Aktualisiert: 2023-06-26
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Einfluss der äußeren Lagerdämpfung auf die Betriebseigenschaften an einem gleitgelagerten Hochgeschwindigkeitsrotor
Ziel der Arbeit ist die verbesserte Prädiktion des Schwingungsverhaltens eines Rotor-Lager-Systems mit Gleitlagern bei Nutzung einer gemeinsamen Ringnut zur Schmierstoffversorgung. Hierzu werden experimentelle Schwingungsuntersuchungen an einem Rotor durchgeführt und die Ergebnisse mit einer Simulation des Rotor-Lager-Systems verglichen. Um diese Untersuchungen durchzuführen, wird ein Rotordynamikprüfstand aufgebaut und dessen Validität zur Untersuchung des Rotor-Lager-Systems überprüft. Es wird gezeigt, dass ein Quetschöldämpfer bei Nutzung von Fest- und Kippsegmentlagern am untersuchten Rotor-Lager-System wesentlich zur Reduktion von Schwingungen beiträgt. Anhand des Kippsegmentlagers wird der Einfluss einer seitlichen Dichtung des Quetschöldämpfers in den Experimenten dargestellt. Darüber hinaus wird der Einfluss der Schmierstoffbedingungen bewertet. Anschließend werden unter Berücksichtigung von Massenträgheit die dynamischen Koeffizienten des Quetschöldämpfers sowie das Schwingungsverhalten des Rotor-Lager-Systems berechnet und mit den Experimenten abgeglichen. Auf Basis dieser Ergebnisse wird die Berechnung der dynamischen Koeffizienten mit Betrachtung einer dynamisch wirksamen Ringnuthöhe anhand des aktuellen Forschungsstandes erweitert und deren Auswirkung auf das Schwingungsverhalten des Rotors überprüft. Hierbei führt die Berücksichtigung der dynamisch wirksamen Ringspalthöhe zu einer signifikanten Verbesserung der Rechenergebnisse gegenüber konventionellen zweidimensionalen Rechenmethoden. Auf diese Weise wird erstmalig der Effekt einer dynamisch wirksamen Ringnuthöhe in einem praxisrelevanten Umfeld bestätigt und somit eine Methode zur verbesserten Vorhersage des Quetschöldämpferverhaltens mit zentraler Ringnut aufgezeigt.
Aktualisiert: 2023-06-26
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Einfluss der äußeren Lagerdämpfung auf die Betriebseigenschaften an einem gleitgelagerten Hochgeschwindigkeitsrotor
Ziel der Arbeit ist die verbesserte Prädiktion des Schwingungsverhaltens eines Rotor-Lager-Systems mit Gleitlagern bei Nutzung einer gemeinsamen Ringnut zur Schmierstoffversorgung. Hierzu werden experimentelle Schwingungsuntersuchungen an einem Rotor durchgeführt und die Ergebnisse mit einer Simulation des Rotor-Lager-Systems verglichen. Um diese Untersuchungen durchzuführen, wird ein Rotordynamikprüfstand aufgebaut und dessen Validität zur Untersuchung des Rotor-Lager-Systems überprüft. Es wird gezeigt, dass ein Quetschöldämpfer bei Nutzung von Fest- und Kippsegmentlagern am untersuchten Rotor-Lager-System wesentlich zur Reduktion von Schwingungen beiträgt. Anhand des Kippsegmentlagers wird der Einfluss einer seitlichen Dichtung des Quetschöldämpfers in den Experimenten dargestellt. Darüber hinaus wird der Einfluss der Schmierstoffbedingungen bewertet. Anschließend werden unter Berücksichtigung von Massenträgheit die dynamischen Koeffizienten des Quetschöldämpfers sowie das Schwingungsverhalten des Rotor-Lager-Systems berechnet und mit den Experimenten abgeglichen. Auf Basis dieser Ergebnisse wird die Berechnung der dynamischen Koeffizienten mit Betrachtung einer dynamisch wirksamen Ringnuthöhe anhand des aktuellen Forschungsstandes erweitert und deren Auswirkung auf das Schwingungsverhalten des Rotors überprüft. Hierbei führt die Berücksichtigung der dynamisch wirksamen Ringspalthöhe zu einer signifikanten Verbesserung der Rechenergebnisse gegenüber konventionellen zweidimensionalen Rechenmethoden. Auf diese Weise wird erstmalig der Effekt einer dynamisch wirksamen Ringnuthöhe in einem praxisrelevanten Umfeld bestätigt und somit eine Methode zur verbesserten Vorhersage des Quetschöldämpferverhaltens mit zentraler Ringnut aufgezeigt.
Aktualisiert: 2023-06-26
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Handbuch Dampfturbinen
Das Fachbuch behandelt die Grundlagen, die Konstruktion und das Betriebsverhalten von Dampfturbinen in aktueller Form. Die wichtigsten Fragen zu Dampfturbinen werden als zeitgemäßes Kompendium für fortgeschrittene Studierende, Berufseinsteiger und Ingenieure in der Praxis umfassend und detailliert dargestellt. Nach Grundlagen, Bauteilen und Komponenten werden ausgewählte Ausführungsbeispiele beschrieben und diskutiert. Praxisgerechte Beispiele und Fragen zum Betrieb und Einsatz von Dampfturbinen runden die Darstellung ab.
Aktualisiert: 2023-06-23
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Handbuch Dampfturbinen
Das Fachbuch behandelt die Grundlagen, die Konstruktion und das Betriebsverhalten von Dampfturbinen in aktueller Form. Die wichtigsten Fragen zu Dampfturbinen werden als zeitgemäßes Kompendium für fortgeschrittene Studierende, Berufseinsteiger und Ingenieure in der Praxis umfassend und detailliert dargestellt. Nach Grundlagen, Bauteilen und Komponenten werden ausgewählte Ausführungsbeispiele beschrieben und diskutiert. Praxisgerechte Beispiele und Fragen zum Betrieb und Einsatz von Dampfturbinen runden die Darstellung ab.
Aktualisiert: 2023-06-23
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Grundlagen der Dynamik von Hubschrauber-Rotoren
Aktives Auswuchten elastischer Rotoren für industrielle Anwendung
Diese Dissertation beschäftigt sich mit der Schwingungsreduktion von gyroskopischen Rotoren mittels aktiver Piezolager. Hierbei werden die Rotoren von Piezoaktoren gestützt, welche diese dynamisch verschieben können.
In einem ersten Schritt wird der verwendete Rotorprüfstand modelliert und anschließend auf die Regelung des aktiven Lagers eingegangen. Hierbei wird die Verwendung von Lagerkräften und Rotorauslenkungen als Regelgrößen diskutiert. Für einen allgemeinen Einsatz des Lagers an unbekannten Rotoren wird eine rotormodellfreie Regelung abgeleitet, welche anschließend zur Systemidentifikation verwendet wird. Abschließend wird ein neues Design für ein aktives Piezolager vorgestellt, welches mitrotierende Aktoren verwendet. Hierbei werden zuvor regelungstechnische Aufgaben von der Mechanik übernommen, wodurch ein effizienter Betrieb ermöglicht wird
Aktualisiert: 2022-10-05
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Dynamische Eigenschaften axial durchströmter Ringspalte
Das rotordynamische Verhalten moderner Fluidenergiemaschinen wird im Wesentlichen durch die dynamischen Eigenschaften axial durchströmter Ringspalte beeinflusst. Durch strömungsmechanische Effekte innerhalb der Ringspalte werden bewegungsabhängige Kräfte und Momente auf den Rotor induziert. Obgleich der dynamische Einfluss unbestritten ist, vernachlässigt der Großteil der Untersuchungen in der Literatur die induzierten Momente durch translatorische sowie die Kräfte und Momente durch rotatorische Bewegungen. Eine systematische theoretische und experimentelle Untersuchung der dynamischen Eigenschaften, d.h. aller 48 rotordynamischen Koeffizienten, ist somit nicht vorhanden. Die vorliegende Arbeit liefert einen maßgeblichen Beitrag zur Schließung dieser Forschungslücke.
Aufbauend auf der zentralen Frage nach der Kenntnis aller 48 rotordynamischen Koeffizienten wird der Stand der Forschung hinsichtlich der dynamischen Eigenschaften typischer Ringspalte wie Gleitlager und berührungsloser Fluiddichtungen aufgearbeitet. Besonders die Annahmen zur heutzutage üblichen Modellierung des dynamischen Einflusses mit 12 rotordynamischen Koeffizienten werden hervorgehoben und kritisch diskutiert.
Im Anschluss daran wird ein existierendes zeiteffizientes Berechnungswerkzeug, das Clearance-Averaged Pressure Model (CAPM), zur Berechnung aller 48 rotordynamischen Koeffizienten erweitert und initial mit den wenigen verfügbaren Daten aus der Literatur verglichen.
Zur ausführlichen Validierung des Modells wird ein eigens konzipierter und weltweit einzigartiger Prüfstand vorgestellt. Dieser Prüfstand ermöglicht es sowohl die statischen als auch dynamischen Eigenschaften axial durchströmter Ringspalte zu identifizieren. Durch Vergleich der experimentellen Ergebnisse mit den Berechnungen des CAPM wird das Modell validiert.
Das validierte Modell wird im Anschluss zur Untersuchung des Einflusses der Geometrieund Betriebsparameter auf die 48 rotordynamischen Koeffizienten verwendet. Im Wesentlichen wird hierbei die Frage beantwortet ab welchen Bedingungen eine Vernachlässigung der zusätzlichen 36 Koeffizienten gerechtfertigt ist. Es zeigt sich, dass neben der Ringspaltlänge auch die Durchflusszahl und die modifizierte Reynoldszahl ausschlaggebend für die Beurteilung der Relevanz der zusätzlichen Koeffizienten ist.
Abschließend wird der Frage nachgegangen welche Auswirkung eine Modellierung des dynamischen Einflusses mit und ohne Betrachtung der zusätzlichen 36 rotordynamischen Koeffizienten auf das Verhalten eines Beispielsystems hat. Mit Hilfe einer alternativen Formulierung des logarithmischen Dekrements kann gezeigt werden, dass die Kräfte aus der translatorischen Bewegung sowie die Momente aus der rotatorischen Bewegung einen stabilisierenden Einfluss auf das System aufweisen. Die Kräfte aus der rotatorischen Bewegung und die Momente aus der translatorischen Bewegung wirken hingegen destabilisierend auf das System.
Aktualisiert: 2022-11-24
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Fehlerdiagnose von Wasserkraftmaschinen mit simulierter Datenbasis
Die Betriebsschwingungen von rotierenden Maschinen werden im Rahmen eines Sicherheitskonzepts permanent gemessen und überwacht, um Schäden durch zu hohe Schwingungsamplituden zu vermeiden. Diese Schwingungsdaten lassen sich nutzen, um daraus Informationen zum Zustand der Maschine zu gewinnen und diese Informationen beispielsweise bei der Planung akuter oder künftiger Wartungen und Reparaturen zu berücksichtigen. In dieser Arbeit wird hierfür ein neuartiges Verfahren zur Diagnose rotordynamischer Fehler an Wasserkraftmaschinen entwickelt. Das Verfahren nutzt eine Datenbasis simulierter Maschinenschwingungen einer großen Zahl fiktiver Anlagen. Diese dienen als Trainingsbeispiele für einen Algorithmus des maschinellen Lernens. Nach dem Trainingsprozess schätzt das Diagnosemodell auch für bisher unbekannte Anlagen bestimmte Fehlergrößen mit vielversprechender Genauigkeit ab. Der Fokus liegt dabei auf der Diagnose von Unwucht, Kupplungsversatz, Lagerfehlausrichtung und anderen mechanischen Maschinenfehlern. Es wird gezeigt, dass die Schwingungsdiagnose durch die gezielte Verwendung von aussagekräftigen Kenngrößen verbessert werden kann. Als besonders hilfreich erweisen sich dabei Kenngrößen im Zeit- und Frequenzbereich sowie Kenngrößen der Betriebsschwingungsform. Die Anwendbarkeit der entwickelten Diagnosemodelle auf reale Anlagen wird am Beispiel einer Pumpturbine sowie mehreren Francis-Turbinen demonstriert. Die entwickelten Diagnosemodelle stellen eine solide Basis für ein Diagnosesystem dar, das Anlagenbetreiber und Schwingungsexperten bei der Analyse des Maschinenzustandes mit wertvollen Hinweisen unterstützt.
Aktualisiert: 2022-01-07
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Leckageverhalten und rotordynamische Charakterisierung von dynamischen Dichtungssystemen für Turbomaschinen
Turbomaschinen spielen in den Bereichen Energie, Industrie und Verkehr auch in Zukunftsszenarien mit ehrgeizigen Reduktionszielen von Treibhausgasemissionen eine wichtige, sektorübergreifende Rolle. Sie sind weiterhin Gegenstand intensiver Forschungsaktivitäten, wobei die Wirkungsgradverbesserung durch Optimierung der Dichtungssysteme einen attraktiven Ansatzpunkt bietet. Bei der Weiterentwicklung von dynamischen Dichtungen ist nicht nur ihre Leckage, sondern auch die Rotordynamik von Turbomaschinen zu berücksichtigen, da Dichtungen unerwünschte destabilisierende Wirkung haben können. Beide Aspekte im Zusammenhang mit modernen dynamischen Gasdichtungstechnologien für Turbomaschinen bilden den Schwerpunkt der vorliegenden Dissertation.
Auf Grundlage einer ausführlichen Recherche zum Stand der Technik wurden ein berührungsloses Dichtungssystem mit erhöhter Dämpfung und eine adaptive Dichtung für weiterführende Studien ausgewählt. Mehrere experimentelle Ansätze und numerische Modelle kommen zum Einsatz, um Leckage sowie rotordynamische Steifigkeits- und Dämpfungskoeffizienten zu ermitteln. Hierbei wird nicht nur der Einfluss variierender Betriebsparameter hinsichtlich Vordruck, Vordrall, Rotordrehzahl und Rotorschwingfrequenz berücksichtigt. Auch die Auswirkung von Geometrievariationen wird untersucht und hinsichtlich Optimierungsmöglichkeiten von Leckage, rotordynamischen Eigenschaften und Fertigungsaufwand diskutiert.
Aktualisiert: 2021-12-30
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Lineare und nichtlineare Einflüsse von Gleitlagern auf das Schwingungsverhalten schnell laufender und leicht belasteter Vertikalrotoren
Gleitgelagerte, vertikale Maschinen stellen aufgrund der spezifischen Schmierfilmeigenschaften ein nichtlineares Schwingungssystem dar. Im Gegensatz zum Großteil der horizontalen Maschinen existiert in den Führungslagern vertikaler Rotoren keine definierte statische Gleichgewichtslage infolge einer Gewichtskraft. Da die durch Unwuchten oder andere Zwangsanregungen hervorgerufenen dynamischen Kräfte, gegenüber den statischen Kräften meist überwiegen, besitzt das Systemverhalten eine Abhängigkeit vom Betrag der anregenden Kraft.
Ziel der Arbeit ist die Entwicklung und Verifikation von Berechnungsmodellen und algorithmen für die Analyse des Schwingungsverhaltens von Maschinen mit vertikalem Rotor. Hierfür werden systematisch Variationsrechnungen am nichtlinearen System mit unterschiedlicher Modelltiefe durchgeführt. Die Beschreibung der Schmierspaltströmung erfolgt mit der numerischen Lösung einer verallgemeinerten Reynolds’schen Differenzialgleichung.
Als wesentliche Einflussgrößen auf das nichtlineare Resonanzverhalten haben sich die Verhältnisse von statischer zu dynamischer Last, sowie Lagersteifigkeit zu Abstützungssteifigkeit herausgestellt. Darüber hinaus können beim Kippsegmentlager Staudruckeffekte am Segmentbeginn und mechanische Segmentaufbiegungen einen signifikanten Einfluss auf das Resonanzverhalten besitzen.
Zur quantitativen Beurteilung des Gültigkeitsbereiches linearer dynamischer Beschreibungen der Lagereigenschaften wird eine Störungsrechnung höherer Ordnung angewendet. Die Störungsrechnung führt auf ein nichtlineares Kraftgesetz für die Beschreibung der Schmierfilmrückstellkräfte. Dies ermöglicht die Verifizierung einer linearen Rotordynamikanalyse ohne die explizite Durchführung einer nichtlinearen Berechnung.
Aktualisiert: 2020-07-01
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Grundlagen der Hubschrauber-Aerodynamik
Grundlagen der Hubschrauber-Aerodynamik
Strukturdynamik
Kontinuumsschwingungen
Dieses Lehrbuch stellt die systematische Herleitung der Grundgleichungen für Strukturmodelle aus jenen dreidimensionaler Festkörper erstmals dar. Das Studium nichtlinearer Einflüsse und die Besonderheiten schwingender Kontinua in der Rotordynamik (z.B. Schwingungen von Turbinenschaufeln) ist bisher nur auf viele Quellen verteilt zu finden und ist hier im Rahmen einer geschlossenen Darstellung einbezogen.
Nach einer Einführung in die linearen Modellgleichungen dreidimensionaler Festkörper wird die
Formulierung der maßgebenden Bewegungsgleichungen dreidimensionaler Kontinua in linearer
Form erläutert.
Daneben wird auf die Sonderfälle ein- und zweiparametriger Strukturmodelle eingegangen sowie konkrete dreidimensionale Probleme diskutiert. Neben den Grundbegriffe einer geometrisch nichtlinearen Schwingungstheorie für Kontinua, geht das Buch über die
rein festkörpermechanischen Aspekte hinaus und gibt eine Einführung in die Dynamik verteilter
Mehrfeldsysteme. Ausführlich durchgerechnete Anwendungsbeispiele illustrieren die theoretischen Zusammenhänge und erleichtern dem Leser die Handhabung der teilweise abstrakten Rechenmethoden.
Aktualisiert: 2023-03-14
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