Numerische Untersuchungen zum Strukturverhalten dynamisch hochbelasteter Ventilatoren unter besonderer Berücksichtigung von Mistuning

In Industrieventilatoren können bereits vor dem Erreichen der nominellen Lebensdauer Schäden auftreten, deren Ursachen bislang nicht zufriedenstellend geklärt sind. Dies ist die Motivation für des vorliegende AiF Projekt, in der untersucht wird, ob das Laufrad, d.h. das am stärksten belastete Bauteil in der Maschine, durch die instationäre Strömung zu schadensrelevanten Schwingungen angeregt werden kann. Durch die Zusammenarbeit mit dem Institut für Thermische Strömungsmaschinen und Maschinenlaboratorium der Universität Stuttgart und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Göttingen soll insbesondere geklärt werden, ob fertigungsbedingte Toleranzen zu einer zusätzlichen aerodynamischen Anregung des Laufrades führen können (sog. „Mistuning“). Ein weiteres Ziel ist die Formulierung von Auslegungsempfehlungen, in denen die Dynamik und modalen Eigenschaften der mit Fertigungstoleranzen behafteten und somit verstimmten Struktur berücksichtigt werden. Zudem soll untersucht werden, ob mathematische Modelle auf der Basis der „Harmonic Balance“ Methode geeignet sind, die wesentlichen Charakteristika der Strömung bei Mistuning widerzugeben. Hierzu sind zunächst valide Referenzlösungen auf Basis der zeitabhängigen RANS Gleichungen mit hochwertigen Turbulenzmodellen zu generieren.