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TUprints

Dynamische Eigenschaften axial durchströmter Ringspalte

Kuhr, Maximilian M. G. (2022)
Dynamische Eigenschaften axial durchströmter Ringspalte.
doi: 10.26083/tuprints-00021620
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Item Type:

Book

Type of entry:

Secondary publication

Title:

Dynamische Eigenschaften axial durchströmter Ringspalte

Language:

German

Referees:

Pelz, Prof. Dr. Peter F. ; Nordmann, Prof. Dr. Rainer

Date:

2022

Place of Publication:

Darmstadt

Year of primary publication:

2022

Publisher:

Shaker Verlag

Series:

Forschungsberichte zur Fluidsystemtechnik

Series Volume:

Collation:

XXIV, 243 Seiten

Date of oral examination:

17 March 2022

DOI:

10.26083/tuprints-00021620

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Publisher-DOI

Origin:

Secondary publication service

Abstract:

Das rotordynamische Verhalten moderner Fluidenergiemaschinen wird im Wesentlichen durch die dynamischen Eigenschaften axial durchströmter Ringspalte beeinflusst. Durch strömungsmechanische Effekte innerhalb der Ringspalte werden bewegungsabhängige Kräfte und Momente auf den Rotor induziert. Obgleich der dynamische Einfluss unbestritten ist, vernachlässigt der Großteil der Untersuchungen in der Literatur die induzierten Momente durch translatorische sowie die Kräfte und Momente durch rotatorische Bewegungen. Eine systematische theoretische und experimentelle Untersuchung der dynamischen Eigenschaften, d.h. aller 48 rotordynamischen Koeffizienten, ist somit nicht vorhanden.

Mit Hilfe eines zeiteffizienten Berechnungswerkzeugs sowie einem weltweit einzigartigen Prüfstand wird zunächst eine Antwort auf die Frage nach dem Einfluss der Betriebs- und Geometrieparameter des axial durchströmten Ringspalts auf die rotordynamischen Koeffizienten gegeben.

Im Anschluss daran werden die hierbei gewonnenen Ergebnisse verwendet und die Frage beantwortet, ab welchen Bedingungen eine Vernachlässigung der zusätzlichen 36 Koeffizienten gerechtfertigt ist. Es zeigt sich, dass neben der Ringspaltlänge auch die Durchflusszahl und die modifizierte Reynoldszahl ausschlaggebend für die Beurteilung der Relevanz der zusätzlichen Koeffizienten ist.

Abschließend wird der Frage nachgegangen, welche Auswirkung eine Modellierung des dynamischen Einflusses mit und ohne Betrachtung der zusätzlichen 36 rotordynamischen Koeffizienten auf das Verhalten eines Beispielsystems hat.

Die vorliegende Arbeit liefert somit einen maßgeblichen Beitrag zur Schließung der eingangs erwähnten Forschungslücke bei der Betrachtung der dynamischen Eigenschaften axial durchströmter Ringspalte.

Alternative Abstract:

Alternative Abstract

Language

The rotordynamic behavior of modern turbomachinery is fundamentally influenced by the dynamic properties of annular gaps. Fluid mechanical effects within the annulus induce motion-dependent forces and moments on the rotor. Although the dynamic influence is undisputed, most of the studies in the literature neglect the induced moments due to translational as well as the forces and moments due to rotational motions. Thus, a systematic theoretical and experimental investigation of the dynamic properties, i.e. of all 48 rotordynamic coefficients, is not available.

With the help of a time-efficient calculation tool as well as a worldwide unique test rig, an answer is first given to the question of the influence of the operating and geometrical parameters of the annular gap on the rotordynamic coefficients.

Subsequently, the results obtained here are used and the question answered as to the conditions under which neglect of the additional 36 coefficients is justified. It is shown that, in addition to the annular gap length, the flow coefficient and the modified Reynolds number are also decisive for assessing the relevance of the additional coefficients.

Finally, the question is addressed as to what effect modeling the dynamic influence with and without consideration of the additional 36 rotordynamic coefficients has on the behavior of an example system.

The present work thus makes a significant contribution to closing the research gap mentioned at the beginning in the consideration of the dynamic properties of axially flowing annular gaps.

English

Status:

Publisher's Version

URN:

urn:nbn:de:tuda-tuprints-216204

Additional Information:

Zugl.: Darmstadt, Techn. Univ., Diss. 2022

Classification DDC:

600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering and machine engineering

Divisions:

16 Department of Mechanical Engineering > Institute for Fluid Systems (FST) (since 01.10.2006)

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