Analysis of mistuned blisk vibrations using a surrogate lumped mass model with aerodynamic influences

Analyse verstimmter Blisk Schwingungen unter Verwendung eines diskreten Ersatzmodells und unter Berücksichtigung aerodynamischer Einflüsse

  • 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.
  • 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.

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Metadaten
Author: Nipkau, Jens
URN:urn:nbn:de:kobv:co1-opus-22253
ISBN:978-3-8440-0302-4
Referee / Advisor:Prof. Dr.-Ing. Kühhorn, Arnold
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2011
Date of final exam:2011/03/15
Release Date:2011/08/16
Tag:Aeroelastik; Blisk; Schwingung; Verdichter
Aeroelasticity; Blisk; Flutter; Forced Response; Mistuning; Vibration
GND Keyword:Blisk; Schwingung; Verdichter
Institutes:Fakultät 3 Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme / FG Strukturmechanik und Fahrzeugschwingungen
Institution name at the time of publication:Fakultät für Maschinenbau, Elektrotechnik und Wirtschaftsingenieurwesen (eBTU) / LS Strukturmechanik und Fahrzeugschwingungen
Other Notes:Dissertation ist erschienen im: Shaker Verlag