Eignung des DC60-Wertes zur Abschätzung des Forced-Response-Verhaltens von Verdichterschaufeln

Kurzfassung

Ein gestörtes Strömungsfeld am Eintritt eines Verdichters wirkt auf die ersten Verdichterreihen als externe aerodynamische Anregung, die zu einer mechanischen Antwort der Schaufeln führt. Weil eine umfassende Forced-Response-Analyse ressourcenintensiv ist, liegt es nahe, diese Antwort über den etablierten Störparameter DC60 abzuschätzen. Die vorliegende Untersuchung bewertet seine Eignung für die Forced Response an einem militärischen Axialverdichter anhand von zwei Simulationsreihen mit 21 generischen Einlaufstörungen, in denen Phasenlage, Amplituden der beiden ersten Harmonischen und die Resonanzbedingungen der Schaufeln systematisch variiert werden. Der DC60-Wert bildet dabei das Amplitudenniveau einer Störung ab: Bleibt deren Form unverändert, wachsen Störungsmaß und Antwort gemeinsam. Unterscheiden sich Störungen dagegen in ihrer Zusammensetzung, also in Phasenlage oder Amplitudenverhältnis der Harmonischen, entkoppeln beide Größen voneinander. Ursache ist die Reduktion der Störung auf einen einzigen Skalar, der allein Totaldruckminima erfasst, während die Antwort zusätzlich von den Phasenbeziehungen der Harmonischen und von der Lage der Eigenfrequenz abhängt. Für die untersuchte Konfiguration aus einer Eigenmode, einem Betriebspunkt und zwei Anregungsordnungen erlaubt der DC60-Wert daher keine zuverlässige Abschätzung der Forced Response.