Akustische Anregung von Turbinen­schaufel­kränzen

Die Schaufeln von Flugtriebwerken sind im Betrieb hohen dynamischen Kräften ausgesetzt, die durch das strömende Fluid eingeleitet werden. Um die Dauerfestigkeit der Schaufeln zu gewährleisten und deren dynamische Eigenschaften zu ermitteln, werden dynamische Analysen unter rotierenden und stationären Betriebsbedingungen im Labor durchgeführt. Insbesondere für stationäre Versuche ist es äußerst wichtig, die typischen Anregungen, die auf die Schaufeln während des Betriebs wirken, künstlich nachzubilden. Mit dem Softwarepaket von m+p international können Ingenieure diese häufig als engine order excitation bezeichnete Anregungsform künstlich erzeugen und die dynamischen Antworten vollständiger Schaufelkränze im sicheren Umfeld eines Labors analysieren.

Im vorliegenden Artikel beschreibt Dr. Sebastian Schwarzendahl, Produktmanager bei m+p international, die akustische Anregung mit Lautsprechern, die für Anregungs­frequenzen über 1000 Hz ausgelegt ist. Der experimentelle Aufbau wurde zusammen mit dem Institut für Dynamik und Schwingungen (IDS) an der Leibniz Universität Hannover entwickelt und wird in mehreren wissenschaftlichen Forschungsprojekten eingesetzt.

Der experimentelle Aufbau am IDS besteht aus einem vereinfachten Schaufelkranz mit zehn Schaufeln. In der Mitte ist der Schaufelkranz auf einem schwingungsisolierten Tisch aufgespannt. Die Lautsprecher sind auf einer steifen Platte montiert und unterhalb jeder Schaufel angebracht. Akustische Verstärker steuern die Lautsprecher an. Die Eingangssignale (Anregung) werden mit m+p VibRunner Messhardware erzeugt und die Antwortsignale gemessen. Mehrere m+p VibRunner Frontends können zu einem einzigen System mit vielen Eingangs- und Ausgangskanälen kombiniert und synchron betrieben werden.