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Akustische Schaufelschwingungsanregung

Einsatzgebiet

  • Berührungslose Schaufelschwingungsanregung in Turbomaschinen-Prüfständen
  • Experimentelle aeroelastische Untersuchungen

Motivation

Für die Erforschung aeroelastischer Phänomene in Turbomaschinen gilt es verbesserte Vorhersagemodelle zu entwickeln, die auch realistische Maschinenbedingungen berücksichtigen. Eine zentrale Problematik stellt dabei die experimentelle Validierung der Modelle dar. Dazu werden hochgenaue Schwingungsexperimente an rotierenden Maschinen benötigt.

Zur realitätsnahen Untersuchung von Schaufelschwingungen ist es somit wichtig die rotierende Laufbeschaufelung berührungslos Anregen zu können, um keine Veränderung der Schwingungseigenschaften der Schaufel durch den Anregungsmechanismus selbst herbeizuführen. Im Rahmen eines Forschungsprojektes wurde daher am TFD ein System zur akustischen Schaufelschwingungsanregung entwickelt. Neben der berührungslosen Anregung bietet die akustische Anregung eine hohe Flexibilität hinsichtlich Anregungsfrequenz und Anregungsintensität. Des Weiteren ist die Anregung verschiedener Schwingformen möglich.

Zur Umsetzung einer vollständig berührungslosen Versuchsumgebung wird die akustische Anregung mit einem optischen Tip Timing System zur Schaufelschwingungsmessung kombiniert. Es resultiert eine leistungsfähige Versuchsumgebung, die am TFD zur realitätsnahen Untersuchung aeroelastischer Effekte in Turbomaschinen genutzt wird.

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Christopher Meinzer

 

 

Schaufelschwingungsanregung mit Piezo-Aktoren

Einsatzgebiet

  • Experimentelle aeroelastische Untersuchungen
  • Schaufelschwingungsanregung in Turbomaschinen-Prüfständen

Anregungsprinzip

Im Rahmen des Projekts „BliDes - Flatterfreie Verdichterauslegung“ wurde am TFD die Machbarkeit der Schwingungsanregung von Turbomaschinenschaufeln mit Hilfe von Piezo-Aktoren nachgewiesen. Hierfür wurden mehrere Rotorschaufeln eines Niedergeschwindigkeits-Axialverdichters (NGAV) sowohl mit Piezo-Aktoren zur Schwingungsanregung als auch mit Dehnungsmessstreifen zur Schaufelschwingungsmessung instrumentiert.

Die Übertragung des Anregungs- und des Messsignals vom rotierenden in das feste System erfolgt über Schleifringe. Die derzeitige Instrumentierung ermöglicht die Anregung der ersten Biegemode während des Verdichterbetriebs. Sowohl die Anregungsfrequenz als auch die Anregungsintensität können über die Spannungsversorgung der Piezo-Aktuatoren variiert werden. Das Anregungssystem ist voll funktionsfähig und wird für aeroelastische Untersuchungen genutzt.

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Jan Siemann