TY - THES A1 - Nipkau, Jens T1 - Analysis of mistuned blisk vibrations using a surrogate lumped mass model with aerodynamic influences T1 - Analyse verstimmter Blisk Schwingungen unter Verwendung eines diskreten Ersatzmodells und unter Berücksichtigung aerodynamischer Einflüsse N2 - The present work presents the aeroelastic analyses of mistuned blisk forced response employing a surrogate lumped mass model with aerodynamic influence coefficients. Prior to these, the state of the art in mistuning analysis is summarised and the theoretical background of the structural as well as the aerodynamical model employed in this work is illustrated. Consequently, the validation of the aeroelastic methods is presented at the example of the compressor like Standard Configuration 10, a standardised test case of an aerofoil vibrating in a cascade, and the aerodynamical model is validated against bidirectionally coupled fluid structure interaction simulations of a 2D compressor rotor model. Finally, the aeroelastic behaviour of a mistuned blisk is analysed featuring measured mistuning patterns and extensive probabilistic analyses of mistuned blisk forced response. N2 - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse erzwungener Schwingungen von verstimmten Verdichterlaufrädern unter Verwendung eines diskreten Ersatzmodells und aerodynamischen Einflusskoeffizienten. Zunächst werden der Stand der Technik bezogen auf die Untersuchung verstimmter Systeme zusammengefasst und die theoretischen Hintergründe des verwendeten Struktur- sowie aerodynamischen Modells dargestellt. Im Anschluss daran werden die aeroelastischen Methoden anhand der Standard Konfiguration 10, einem standardisierten Testfall schwingender Schaufeln in einer Kaskade, überprüft und das aerodynamische Modell mit Hilfe bidirektional gekoppelter Fluid-Struktur-Interaktions-Simulationen eines 2D Modells eines Verdichterrotors validiert. Schließlich wird das aeroelastische Verhalten einer verstimmten Verdichter-Blisk untersucht, wobei neben der Analyse experimentell ermittelter Verstimmungsverteilungen auch ausführliche, probabilistische Simulationen durchgeführt wurden. KW - Verdichter KW - Blisk KW - Schwingung KW - Verdichter KW - Blisk KW - Schwingung KW - Aeroelastik KW - Blisk KW - Aeroelasticity KW - Mistuning KW - Vibration KW - Flutter KW - Forced Response Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-22253 SN - 978-3-8440-0302-4 ER - TY - THES A1 - Hanschke, Benjamin T1 - Auswirkungen von Fremdkörperschädigungen und Blending Reparaturen auf die Aeroelastik von Hochdruckverdichter Blisks T1 - Consequences of foreign object damages and blending repairs on the aeroelastic system behaviour of high pressure compressor blisks N2 - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den Auswirkungen von Fremdkörperschädigungen und Blending Reparaturen auf das aeroelastische Systemverhalten einer modernen Hochdruckverdichter Blisk. Mittels einer vollautomatisierten Prozesskette zur Untersuchung parametrisch definierter Schadensfälle erfolgt eine detaillierte Analyse der Korrelationsbeziehungen zwischen den Schädigungsparametern und deren Einfluss auf die hochzyklische Ermüdungsfestigkeit der Komponente. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse fließen in ein Regressionsmodell zur Erstellung von Sensitivitätsplots ein, um eine schnelle Beurteilung der Kritikalität von Schadensfällen im Flottenbetrieb zu ermöglichen. Im Rahmen der aeroelastischen Analysen sind vor allem die Auswirkungen von Blending Reparaturen auf typische Kenngrößen wie die aerodynamische Dämpfung und Anregung von Interesse. Am Beispiel einer im Betrieb hoch ausgelasteten Schwingform wird eine potentielle Überlagerung mehrerer, für die Betriebssicherheit der Komponente kritischer, Effekte dargestellt. Um die Rechenzeiten für derartige Vorhersagen künftig zu verringern, werden zudem unterschiedliche Ansätze zur Reduktion der Simulationsaufwände verglichen. N2 - The present work focusses on the effects of foreign object damages and blending repairs on the aeroelastic system behaviour of a modern high pressure compressor blisk. Utilizing a fully automated process chain for the investigation of parametrically defined damages, a detailed analysis of the correlation between the damage parameters and their influence on the high-cycle fatigue strength of the component is carried out. The results are incorporated into a regression model to generate sensitivity plots for a rapid assessment of the criticality of foreign object damages in fleet operation. In the scope of the aeroelastic analyses, the effects of blending repairs on typical parameters such as aerodynamic damping and excitation are investigated. By the example of a highly loaded mode shape, a potential superposition of several critical effects for the operational safety of the component is discussed. In order to reduce the turn around time for such predictions in the future, different approaches to lower the computational efforts are compared. KW - Aeroelastik KW - Blending Repair KW - Fremdkörperschädigung KW - Foreign Object Damage KW - Blisk KW - Blisk KW - Aeroelastizität KW - Fremdkörper KW - Schädigung Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-66877 ER - TY - THES A1 - Zoepke-Sonntag, Roger T1 - Implementierung und Validierung einer verbesserten Partitionierungsstrategie für einen Finite-Volumen-Löser zur Berechnung aeroelastischer Phänomene in Turbomaschinen T1 - Implementation and validation of an improved partitioning strategy for a finite-volume-code to calculate aeroelastic phenomena in turbomachinery N2 - Diese Bachelorarbeit präsentiert die Implementierung und Validierung einer Partitionierungsstrategie mit graphentheoretischem Ansatz für aeroelastische Berechnungen in thermischen Turbomaschinen für den Rolls-Royce plc. (RR) firmeneigenen Strömungslöser AU3D. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der effizienten Parallelisierung von reduzierten und dennoch akkuraten aeroelastischen Rechenmodellen der SPMR-Methode und der SAMR-Methode. Mit der momentanen Partitionierungsmethode kann das Potenzial dieser Modelle aufgrund des besonderen geometrischen Aufbaus nicht ausgenutzt werden und eine erfolgreiche Integration in den Entwurfsprozess ist nicht möglich. Durch die exakte Darstellung der im Strömungslöser auftretenden Kommunikation mittels eines Graphen und der Einbindung des externen Graphenpartitionierers Metis können nun auch reduzierte Modelle erfolgreich parallelisiert werden. Zuerst werden alle Gitterpunkte anhand der Gitterstruktur in einen Graphen transformiert. Zusätzliche Verbindungen werden in Abhängigkeit des jeweilig vorliegenden Modells bestimmt und als zusätzliche Information im Graphen abgespeichert. Anschließend wird mit Hilfe eines externen Graphenpartitionierers eine Partitionstabelle erstellt. Im Anschluss werden alle Paare, welche auf Grund des Strömungslösers in einer Partition sein müssen, kontrolliert und falls notwendig verändert. Die so produzierten Partitionen zeigen eine ausgeglichene Punkteverteilung und es können die geometrischen Besonderheiten in den getesteten Modellen verarbeitet werden. Unter Berücksichtigung der noch ausstehenden Validierungsarbeiten bezüglich des parallelen Strömungslösers kann mit der neuen Partitionierungsmethode ein SPMR-Modell zur Berechnung von erzwungenen Schwingungen in weniger als 7 Stunden, statt in zweieinhalb Tagen, absolviert werden. Somit ist eine Integration von aeroelastischen Rechnungen in den Entwurfsprozess zukünftiger Triebwerksentwicklungen möglich. Die vielseitige Anwendungsmöglichkeit für alle Arten von aeroelastischen Modellen konnte während der Laufzeit-Validierung gezeigt werden. Es wurde nachgewiesen, dass die neue Partitionierungsstrategie um eine Größenordnung weiter skaliert als die bisherigen Methoden. Somit können auch zukünftige Modellgrößen und Computercluster effizient genutzt werden und auch Vollmodelle innerhalb von 24 Stunden berechnet werden. KW - Aeroelastik KW - Erzwungene Schwingungen KW - Finite Volumen Verfahren KW - Graph Partitionierung KW - Hochleistungsrechnen KW - Turbomaschine KW - Strömungsmaschine KW - Finite-Volumen-Methode KW - Graphpartitionierung KW - Aeroelastizität KW - Erzwungene Schwingung Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-48083 ER -