Gestaltungsrichtlinien zur Reduzierung von Schaufelschwingungsanregungen infolge instationärer Schaufeldruckverteilungen

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Die vorliegende Arbeit umfaBt die theoretische und experimen­ telle Untersuchung der Laufrad-Leitrad-Wechselwirkungen in axialen Turbomaschinen. Der Schwerpunkt liegt in der Ermitt­ lung der Beanspruchung schwingender Schaufeln. Dabei wird neb en der Berechnung der Eigenschwingungsformen .it Hilfe einer Finite-Element-Methode das Hauptgewicht auf die Berech­ nung der Erregerkr~fte gelegt. Die instationAren Str6mungs­ anteile. hervorgerufen durch die gegenseitige Einflu~nahme zwischen den Schaufelreihen stromauf und stromab infolge end­ licher und unterschiedlicher Schaufelzahlen in den relativ bewegten Schaufelreihen einerseits und den Auswirkungen der Reibung in Form von Nachlaufdellen oder von den PDOfilen ab­ schwimmender Wirbel andererseits. wurden theoretisch berechnet und mit experiment ellen Werten verglichen. W~hrend die Messung im Mittelschnitt der Stu fen alle EinflUsse der instation~ren Str6mung integral erfa~te. konzentrierte sich die theoretische Behandlung des Problems auf die zur Zeit allein m6gliche Berechnung der Wechselwirkungen, aufgeschlUs­ selt nach den jeweiligen Ursachen. Dabei wurde der Einflu~ einiger Hauptparameter herausgearbeitet. FUr die Berechnung der erregten Schaufelschwingungen einer verwundenen und verjUngten Schaufel wurde ein Verfahren ver­ wendet. welches das Zusammenwirken von realer Schwingungsform und dreidimensionaler Belastung berUcksichtigt. Dabei stellt die Bestimmung der verschiedenen D~mpfungseinflUsse. insbeson­ dere der Fluidkraftd~mpfung ein noch unge16ates Problem dar. Auch die genaue Vorhersage der zeit lichen und 6rtlichen Fluk­ tuation der erregenden aerodynamischen KrAfte ist beim heuti­ gen Stand der Str6mungsforschung nur nAherungsweise m6glich.