3D Scanning Vibrometer

• Fachliche Zuordnung: Mechanik und Konstruktiver Maschinenbau
• Förderung: Förderung in 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 167039311

• Erstellungsjahr: 2014

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Rahmen des Verbundprojektes ‚Aerothermodynamisch robuster Verdichter mit Blisk (AeRoBlisk)‘ mit einem Industriepartner und der TU Dresden konnte mit Hilfe des Gerätes die experimentelle Datenbasis im Hinblick auf Modell-Update- und Modellvalidierungsprozesse bereitgestellt werden. Konkret ging es hierbei um die frequenzbasierte Identifikation von modeindividuellen Schaufelverstimmungen (Mistuning) und die dreidimensionale Visualisierung von Schaufelschwingungsformen und Bliskgesamtschwingungsformen an einem eigens für das Projekt gefertigten Axialverdichterlaufrad in Integralbauweise. Ähnliche Zielstellungen bestehen für die Projekte Seablisk, Bliskrotoren, Anregungsmechanismen und Rhinnover. Zudem konnten auf Grund der Möglichkeit, berührungslos und dreidimensional zu messen, Scheibenschwingungsformen (In-Plane-Schwingungsformen) an weiteren Axialverdichterlaufrädern nachgewiesen und ebenfalls zur Validierung von Berechnungsmodellen herangezogen werden. Die 3D-Funktion ermöglichte generell qualitativ hochwertigere Messungen von Schwingungsformen der flächig gekrümmten, stark dreidimensional konturierten Schaufeln und gestattet darüber hinaus die Erfassung von Bereichen, die bei einer zweidimensionalen Messung abgeschattet sind. Darüber hinaus gelang es, an einer Verdichterdemonstratorstufe umlaufende Wellen (‚Travelling waves‘) dreidimensional zu visualisieren. Auf dem Sektor radialer Laufräder (Turbine und Verdichter) konnte das Gerät in den Projekten Mistuning und Dämpfung von Radialturbinen I und II zur messtechnischen Ermittlung von Mistuning, modaler Dämpfung und Eigenschwingungsformen unter Variation des Umgebungsdrucks (1mbar…6000 mbar) und der Temperatur (bis 600 °C) genutzt werden. Hierfür steht eine beheizbare Druckkammer mit Sichtfenster zur Verfügung. Innerhalb der Graduiertenschule ‚Strukturierte Bleche‘ wurde das Gerät zur Durchführung experimenteller Modalanalysen an strukturierten und zu Vergleichszwecken an glatten Blechen genutzt. Ziel war es hier, die Unterschiede im Schwingungsverhalten zu identifizieren und letztlich die mechanisch anspruchsvolle Modellierung der strukturierten Bleche auf der Basis so genannter repräsentativer Volumenelemente zu validieren.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• An Equivalent Blisk Model Considering the Influence of the Air Flow on Blade Vibrations of a Mistuned Compressor Blisk. Proceedings in Physics 139: Vibration Problems ICOVP 2011, pp. 549-555, Springer, ISBN 97894-007-2068-8, 2011
  Beirow, B., Kühhorn, A., Nipkau, J.
  
• Experimental and Numerical Analyses of Radial Turbine Blisks with Regard to Mistuning. Proceedings of the ASME Turbo Expo 2011, Paper GT2011-45359, 6. - 10. Juni 2011, Vancouver
  Hönisch, P., Kühhorn, A., Beirow, B.
  
• Experimentelle und numerische Untersuchungen des Schwingungsverhaltens realer Radialturbinenlaufräder in Integralbauweise (Blisk) im Hinblick auf Verstimmung und Lokalisierung. SIRM 2011 - 9. Internationale Tagung Schwingungen in rotierenden Maschinen, Darmstadt, Deutschland, 21.-23. Februar 2011
  Hönisch, P., Kühhorn, A.
  
• Mistuning und Dämpfung von Radialturbinen. Abschlussbericht, Herbsttagung 2011, Fulda, Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e. V. (FVV), Heft R 557, S. 77-102
  Hönisch, P., Kühhorn, A.
  
• Modal and Aeroelastic Analysis of a Compressor Blisk Considering Mistuning. Proceedings of the ASME Turbo Expo 2011, Paper GT2011-45849, 6. - 10. Juni 2011, Vancouver
  Beirow, B., Nipkau, J., Kühhorn, A
  
• Modal and Aeroelastic Analysis of a Mistuned Compressor Blisk Using an Equivalent Blisk Model. Proc. of 9th European Conference on Turbomachinery Fluid Dynamics and Thermodynamics, Istanbul, 21-25 March 2011
  Nipkau, J., Kühhorn, A., Beirow, B.
  
• Verstimmungsuntersuchungen am Laufrad (Blisk) eines modernen Flugtriebwerk-Hochdruckverdichters. SIRM 2011 - 9. Internationale Tagung Schwingungen in rotierenden Maschinen, Darmstadt, Deutschland, 21.-23. Februar 2011
  Strehlau, U., Kühhorn, A.
  
• FSI-based forced response analyses of a mistuned high pressure compressor blisk. Proceedings of the VIRM 10, Paper C1326/012, 11. - 13. September 2012, London
  Giersch, T., Beirow, B., Popig F., Kühhorn, A.
  
• Modelling of industrial blade integrated disks (blisks) with regard to mistuning. Proceedings of the International Conference on Noise and Vibration Engineering, Paper ID 660, 17. - 19. Sept. 2012, Leuven
  Hönisch, P., Strehlau, U., Kühhorn, A.
  
• Schwingungsverhalten integraler Hochdruckverdichterlaufräder unter Berücksichtigung von Fluid-Struktur-Wechselwirkung und Mistuning. Beitrag DLRK2012-281219, DGLR-Kongress 10. - 12. Sept. 2012, Berlin
  Beirow, B., Kühhorn, A., Nipkau, J.
  
• Developing a Simplified Surrogate Model for Structured Sheet Metals with Numerical and Experimental Comparisons. GAMM 2013, 84th Annual Scientific Conference, 18. - 22. März 2013, Novi Sad.
  Mahler-de Silva, T., Kühhorn, A., Kober, M.
  
• Forced Response Analyses of Mistuned Radial Inflow Turbines. Journal of Turbomachinery, Volume 135(3), 25.03.2013
  Giersch, T., Hönisch, P., Beirow, B., Kühhorn, A.
  
• Forced Response Analysis of A Mistuned Compressor Blisk. Paper GT2013-94142, Proceedings of ASME Turbo Expo 2013, June 3-7, San Antonio, Texas, USA
  Beirow, B., Kühhorn, A., Giersch, T., Nipkau, J.
  
• Integer Frequency Veering of Mistuned Blade Integrated Disks. Journal of Turbomachinery, Volume 135(6), 13.09.2013
  Klauke, T., Strehlau, U., Kühhorn, A.
  
• Mistuning und Dämpfung von Radialturbinenrädern II. Zwischenbericht, Herbsttagung 2013, Bad Neuenahr, Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e. V. (FVV), Heft R565 - 2013, S. 59-82, 26.-27. Sept. 2013
  Maywald, T., Kühhorn, A.