Der Einfluss geometrischer Auslegungsparameter auf die Dynamik reibungsgedämpfter Turbinenschaufeln

Autor*in: Matthias Hüls

ISBN: 978-3-95900-523-4

Dissertation, Leibniz Universität Hannover, 2021

Herausgeber*in der Reihe: Jörg Wallaschek

Band-Nr.: IDS 01/2021

Umfang: 202 Seiten, 119 Abbildungen

Schlagworte: Auslegung von Turbomaschinen, Reibungsdämpfung, High-Cycle Fatigue

Kurzfassung: Gasturbinen sind im Betrieb hohen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt. Dabei steht insbesondere die hochzyklische Ermüdung (HCF) im Fokus, die durch selbst- oder fremderregte Schwingungen ausgelöst wird. Im kritischen Fall der Resonanz können die Schwingungsamplituden über gezielt eingebrachte Reibkontakte effektiv gemindert werden, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.In dieser Arbeit werden die bisher nur äußerst begrenzt behandelten Zusammenhänge zwischen den geometrischen Auslegungsparametern einer Turbinenschaufel und dem Schwingungsverhalten unter Reibungsdämpfung systematisch untersucht. Dazu wird eine geeignete Parametrisierung entwickelt und ein bestehendes mechanisches Modell zur Beschreibung nichtlinearer Schwingungen entsprechend in eine umfassende Simulationsprozesskette eingebettet. Zusätzlich wird eine auf Ersatzmodellen und statistischer Versuchsplanung beruhende Analysestrategie entwickelt, mit der die Haupt- und Interaktionseffekte der Systemparameter auf eine Ausgangsgröße quantifiziert werden können. Diese wird jeweils für Schaufelgeometrien mit Stützflügel und Unterplattformdämpfer verwendet, um den Einfluss der geometrischen Auslegungsparameter auf die statische Flächenpressung im Reibkontakt, die Resonanzamplitude der ersten Biegeschwingung sowie die dynamischen Spannungen zu bestimmen.