Dynamische Eigenschaften axial durchströmter Ringspalte

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.