Bei rotierenden Maschinen werden häufig hydrodynamischen Lager eingesetzt, sowohl in axialer als auch in radialer Richtung. Die beiden Lagerarten beeinflussen das Schwingungsverhalten des Rotors. Außerdem beeinflusst die Öltemperatur die hydrodynamischen Lagerkräfte. Im Rahmen dieser Arbeit werden effiziente thermohydrodynamische Modelle für Axial- und Radiallager entwickelt. Die Identifizierung des Einflusses der Lagergestaltung auf die nichtlinearen Schwingungen der Rotoren wird mithilfe transienter Hochlaufsimulationen durchgeführt.

Die Reynoldsgleichung, die den hydrodynamischen Schmierdruck beschreibt, wird anhand eines rechenzeit-effizienten Verfahrens gelöst. Die Globale Galerkin Methode liefert mit geeigneten Ansatz- und Testfunktionen eine approximierte Losung, deren Rechenzeit gegenüber anderen Verfahren, wie der Finiten Elemente oder der Finiten Differenzen Methode, mindestens eine Größenordnung kleiner ist. Für die Approximation der Losung der Reynoldsgleichung in kreiszylindrischen Radiallagern mit und ohne Umfangsnut wird eine semi-analytische Methode entwickelt. Innerhalb des Axiallagermodells wird die Energiegleichung verwendet um die Öltemperatur zu bestimmen. Diese wird durch eine geeignete Annahme von der Reynoldsgleichung entkoppelt. Für die Radiallagerung, sowohl mit rotierenden als auch mit stehenden Lagerbuchsen, wird eine globale thermische Bilanz zwischen den beiden Ölfilmen und der Buchse erstellt. Die transienten Temperaturterme werden in dieser Bilanz berücksichtigt und es zeigt sich, dass sie maßgeblich die numerische Stabilität des Solvers beeinflussen.

Ein Turbolader-Rotor wird in einer Mehrkörpersimulation-Software erstellt. Das Gesamtsystem besteht aus einer flexiblen Welle, einem Turbinen- und einem Verdichterrad, sowie einem Axiallager und zwei radialen Schwimmbuchsenlagern. Die Bewegungsgleichungen des Turbolader-Rotors werden mit den thermohydrodynamischen Gleichungen der Lager in jedem Zeitschritt während einer transienten Hochlaufsimulation simultan gelöst. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die Öltemperatur und die in axialer Richtung wirkenden Gaskräfte einen großen Einfluss auf das Schwingungsverhalten des Rotors ausüben.

Zur Optimierung des Axiallagers wird ein neues Optimierungsverfahren eingeführt. Die Geometrie der Pads eines Axiallagers ist üblicherweise auf eine möglichst große Tragfähigkeit und eine möglichst kleine Reibleistung optimiert. Im Rahmen dieser Arbeit findet die Optimierung nicht mit einem Optimierungsalgorithmus statt, sondern wird mit statistischen Methoden und neuronalen Netzwerken durchgeführt. Dadurch wird das Axiallager neben der Tragfähigkeit und der Reibleistung auch für ein verbessertes Schwingungsverhalten optimiert.

Die Validierung der Axial- und die Radiallagermodelle erfolgt experimentell. Für die Radiallagerung wurde eine Wellenbahn-Messung durchgeführt. Für die Axiallagerung wurde ein spezifisches Experiment konzipiert. Die Simulationsergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung mit der Experimenten.