Aktive Kontrolle von Ablöseflattern einer Turbomaschinenbeschaufelung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dieter Peitsch
• Fachliche Zuordnung: Strömungs- und Kolbenmaschinen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406044367

In diesem Projekt wird anhand einer Fan Geometrie behandelt, inwiefern Ablöseflattern mittels Plasmaaktuatoren unterdrückt werden kann. Schaufelflattern bezeichnet das dynamisch instabile Verhalten von Turbomaschinenschaufeln in Interaktion mit der umströmenden Luft. Dieses führt zu schnell anwachsenden Schwingungsamplituden, was letztendlich zum Bruch führt. Beim Ablösefalttern ist die Strömung dabei über ein Teil oder der gesamten Schwingungsperiode abgelöst. Für den im beantragten Projekt betrachteten Fall des transsonischen Ablöseflatterns wird numerisch ein geschlossener Regelungskreis aufgebaut um die aeroelastische Stabilität zu erhöhen.Das aeroelastische Verhalten der verwendeten Geometrie wird mittels instationären 3D Strömungssimulationen (CFD) untersucht. Die Strömungssimulationen werden am Rechencluster des Fachgebiets für Luftfahrtantriebe der Technischen Universität Berlin durchgeführt. Zu Beginn des Projektes werden der instabilste Betriebspunkt sowie die instabilste Schwingungsform identifiziert. Aus den Ergebnissen der Strömungssimulationen wird bestimmt, welches die Aktuatorposition mit dem größten Einfluss auf die aeroelastische Stabilität ist. Des Weiteren wird ein nichtlineares Modell reduzierter Ordnung (ROM) entwickelt, dass die instationäre aerodynamische Antwort des Systems abbildet. Dieses ermöglicht es ohne hohen Rechenaufwand Studien durchzuführen um ein geeignetes Regelungsgesetz zu entwickeln. Dieses wird in den CFD Löser implementiert und es wird anhand der instationären 3D Simulationen gezeigt inwiefern die aeroelastische Stabilität durch die Regelung mit Plasmaaktuatoren erhöht wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen