Dynamische Eigenschaften axial durchströmter Ringspalte

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Das rotordynamische Verhalten moderner Fluidenergiemaschinen wird durch die dynamischen Eigenschaften axial durchströmter Ringspalte beeinflusst, wobei strömungsmechanische Effekte bewegungsabhängige Kräfte und Momente auf den Rotor induzieren. Trotz des unbestrittenen dynamischen Einflusses vernachlässigen viele Studien die induzierten Momente und Kräfte. Eine systematische Untersuchung aller 48 rotordynamischen Koeffizienten fehlt bislang. Diese Arbeit schließt diese Forschungslücke, indem sie den Stand der Forschung zu typischen Ringspalten wie Gleitlagern und Fluiddichtungen aufarbeitet. Die gängige Modellierung des dynamischen Einflusses mit nur 12 Koeffizienten wird kritisch diskutiert. Ein zeiteffizientes Berechnungswerkzeug, das Clearance-Averaged Pressure Model (CAPM), wird erweitert, um alle 48 Koeffizienten zu berechnen und mit vorhandenen Daten zu vergleichen. Ein neu entwickelter Prüfstand ermöglicht die Identifikation statischer und dynamischer Eigenschaften axial durchströmter Ringspalte. Durch den Vergleich der experimentellen Ergebnisse mit den CAPM-Berechnungen wird das Modell validiert. Das validierte Modell untersucht den Einfluss von Geometrie und Betriebsparametern auf die Koeffizienten und beantwortet, ab wann die Vernachlässigung der 36 zusätzlichen Koeffizienten gerechtfertigt ist. Es zeigt sich, dass die Ringspaltlänge, die Durchflusszahl und die modifizierte Reynoldszahl entscheidend sind. Zudem