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Radialkompressoren


Das LEC führt experimentelle Untersuchungen am Radialkompressor-Prüfstand “Rigi” durch. In der Vergangenheit wurden Untersuchungen im Bereich der Kompressor-Aerodynamik und im Bereich der System-Stabilität durchgeführt. Momentan wird im Bereich der erzwungenen Schaufelschwingungen geforscht.


Während des Design-Prozesses von Turbomaschinen-Komponenten muss die Integrität der mechanischen Teile insbesondere im Bezug auf die Wechselfestigkeit demonstriert werden können. Zu diesem Zweck müssen die induzierten Wechselspannungs-Amplituden, welche von der Anregung aber auch von den Dämpfungs-Eigenschaften abhängen, bestimmt werden. Die meisten in der Vergangenheit durchgeführten Experimente wurden an Axialmaschinen realisiert. Um die Lücke an experimentellen Daten für Radialmaschinen schliessen zu können werden am LEC Schaufelschwingungs-Untersuchungen am Radialkompressor-Prüfstand “Rigi” durchgeführt.


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Erzwungene Schaufel-Schwingungen werden hauptsächlich durch Störungen im Eintritts-Strömungsfeld und durch die Wechselwirkung des Rotors mit den stromabwärts installierten Diffusor-Schaufeln verursacht. Das hauptsächliche Ziel der experimentellen Untersuchungen ist das Quantifizieren der drei Hauptaspekte von erzwungenen Schaufelschwingungen: (1) die Quantifizierung der Strömungs-Inhomogenitäten im Kompressor-Strömungsfeld, (2) das Messen der instationären Schaufeldruckverteilung auf dem Rotor im Betrieb und (3) die Bestimmung der Schaufelantwort mittels dynamischer Dehnmess-Streifen Messungen während der erzwungenen Schwingung.

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Um die Signale der Sensoren welche auf dem rotierenden Laufrad angebracht sind aufzeichnen zu können wurde ein Dreh-Übertrager in die Eintritts-Sektion des Prüfstandes integriert. Nebst den Laufrad-Temperaturen werden instationäre Dehnungs-Amplituden und instationäre Schaufeldruck-Verteilungen gemessen. Mit dem realisierten System in welchem eine Multiplexer-Einheit integriert wurde lassen sich bis zu 100 Sensorsignale übertragen. Die zeitaufgelösten Strömungsfelder am Kompressor-Eintritt und im Diffusor werden mit aerodynamischer Sondenmesstechnik vermessen.

Sowohl die Dehnungsamplitude als auch die variierende Schaufeldruckverteilung werden während des transienten Durchfahrens des Resonanzpunktes aufgezeichnet. Diese Prozedur erlaubt die direkte Messung der Anregungskraft simultan zur Messung der erzwungenen System-Antwort. Aus den erhaltenen Daten können anschliessend die Dämpfungs-Eigenschaften für verschiedene Betriebszustände und in Abhängigkeit des Eintrittsdruckes abgeleitet werden.

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