Externe aerodynamische Anregung eines gegenläufigen CFK-Fans

Das Institut für Aeroelastik forscht mit etwa 60 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern auf dem Gebiet der Interaktion von Luft- und Strukturkräften. Das Themenspektrum reicht von theoretischer instationärer Aerodynamik bis zu „Ground Vibration Tests“ an Großflugzeugen.

Moderne Verdichterrotoren von Triebwerken werden zum Teil schon aus CFK-Materialien hergestellt. Diese Tendenz wird sich in den kommenden Jahren aufgrund der vorteilhaften Eigenschaften von Kohlefaserverbundwerkstoffen in Bezug auf das Dichte-/Steifigkeitsverhältnis und Zielsetzungen wie dem ökologischen Fußabdruck etc. erheblich ausweiten.

Die Abfolge von drehenden und stehenden Schaufelreihen in Triebwerken oder gegeneinander drehenden Rotoren in gegenläufigen Fans bedingt, dass durch die Nachläufe oder Potentialfelder benachbarter Schaufelreihen eine aerodynamische Schwingungsanregung in Form einer Druckschwankung auf den Rotoren hervorgerufen wird. Das Auftreten solcher aerodynamischer Anregungsphänomene muss während des Designs einer Turbomaschinenbeschaufelung analysiert werden. Dies wird am Institut für Aeroelastik in Göttingen für verschiedene Rotorforschungsprojekte durchgeführt.

Aktuell wird im DLR ein gegenläufiger ummantelter Fan aus kohlefaserverstärktem Kunststoff ausgelegt. Zur Überprüfung der dynamischen Festigkeit müssen mögliche aerodynamische Anregungen der beiden Rotoren identifiziert und die Einhaltung der Grenzwerte für den Demonstrator nachgewiesen werden. Basierend auf der Auswertung von vorhandenen aerodynamischen Berechnungen sollen zusammen mit einem bestehenden strukturdynamischen Modell kritische Betriebspunkte identifiziert werden, welche dann mit Hilfe von numerischen Strömungssimulationen genauer analysiert werden.

Endresultat soll ein Nachweis der aerodynamischen Robustheit des Rotordesigns gegen externe aerodynamische Anregung sein. Dieser Nachweis wird im Rahmen eines Critical Design Reviews gefordert und markiert einen wichtigen Meilenstein für die Fertigungsfreigabe des Versuchsrotors.

Weitere Informationen

Unternehmen

Helmholtz Gemeinschaft

Bereich/Abteilung

DLR-Standort Göttingen

Abschlussart

Bachelorarbeit / Masterarbeit / Diplomarbeit

Branche

Luft und Raumfahrt

Schlagwörter

Rotordesign Raumfahrt Aerodynamik Maschinenbau Luftfahrt Werkstofftechnik Aeroelastik

Anforderungen

• Ingenieurwissenschaftliches Hochschulstudium (Maschinenbau, Luft- und
• Raumfahrttechnik, Werkstofftechnik, …)
• Grundkenntnisse in den Bereichen Finite-Element-Berechnung, Strömungssimulation (CFD), Mechanik und Fluidmechanik
• Interesse am theoretischen und numerischen Arbeiten
• eigenständiges Arbeiten und Organisationsvermögen
• sehr gute Kenntnisse der deutschen Sprache

Zusatzinformationen

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Fachliche/r Ansprechpartnerin:

Michael Blocher
Institut für Aeroelastik Tel.: +49 551 709-2363