Dr.-Ing. Maximilian Kuhr
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Moderne Turbomaschinen wie Kreiselpumpen werden im Spannungsfeld zwischen Funktion, Zuverlässigkeit und Performance betrieben. Die Zuverlässigkeit und Performance sind oft durch das dynamische Verhalten der Maschine beschränkt, d.h. mechanische Schwingungen. Diese mechanischen Schwingungen werden stark durch hydrodynamische Kräfte der Strömung innerhalb enger Ringspalte beeinflusst. Im Allgemeinen ist die Strömung in einem Ringspalt dreidimensional. Der Umfangskomponente der Strömung wird eine axiale Strömungskomponente überlagert. Das statische und vor allem dynamische Verhalten solcher Strömungen innerhalb des Ringspaltes sind bisher nur unzureichend verstanden, d.h. modernste Simulationsmethoden versagen bei der zuverlässig Vorhersage der Eigenschaften der Strömung.
Ziel der Forschung ist deshalb die Modellierung und Beschreibung der Rotordynamischen Eigenschaften axial durchströmter Ringspalte wie sie in Dichtspalten und fördermediengeschmierten Gleitlagern zu finden sind. Exemplarisch stellen sich folgende Forschungsfragen:
- (i) Wie lassen sich die statischen und dynamischen Eigenschaften axial durchströmter Ringspalte effizient berechnen?
- (ii) Wie lassen sich die rotordynamischen Eigenschaften messtechnisch Erfassen?
- (iii) Welche Auswirkungen haben die dynamischen Eigenschaften auf die Stabilität der Ringspalte?
Zur Beantwortung der Forschungsfragen wird am Institut für Fluidsystemtechnik ein generisches Modell der Strömung im Ringspalt entwickelt. Zudem erfolgt die experimentelle Untersuchung der statischen und dynamischen Eigenschaften axial durchströmter Ringspalte an zwei weltweit einzigartigen Prüfständen.