Forschung auf dem Gebiet des Ingenieurwesens A

 Der Schaufeldurchlauf und die turbulente Wirbelströmung im instationären Druckfeld des Seitenkanals verursachen starke Gasdruckschwingungen im Seitenkanal mit den negativen Begleiterscheinungen, der mechanischen Schwingungsanregung des Verdichtergehäuses und der Geräuschabstrahlung vom Verdichter. Die Gasdruckschwingung ist aber nicht homogen im Seitenkanal verteilt, sondern sie zeigt eine räumliche Struktur mit erheblichen Gradienten im Seitenkanalquerschnitt bei αK = konstant mit noch stärkerer Abhängigkeit in Umfangsrichtung des Seitenkanals αK. Die Gasdruckschwingung kann durch den Effektivwert, den Spitzenwert der Gasdruckschwingung und durch den Amplitudenanteil der Gasdruckschwingung bei der Schaufeldrehfrequenz als Haupterregerfrequenz charakterisiert werden. Im vorliegenden Bericht werden die experimentellen Ergebnisse der Gasdruckschwingungen eines Seitenkanalverdichters vorgelegt.

Der Wärmeübergang bei freier Konvektion läßt sich durch die Potenzfunktion Nu∼Grm (mitNu als der Nußeltzahl,Gr als der Grashofzahl und m als einem Exponenten) wiedergeben. Während bei der einfachen lotrechten Platte m=0.25=konst ist, nimmt der Exponent und damit auch der Einfluß der Umgebungstemperatur und des Drucks bei der Konvektion zwischen lotrechten Flächen mit sinkender Spaltweite zu. Die bekanntgewordenen Lösungsansätze für die Differentialgleichungen zu diesem Problem gehen von konstanten Stoffgrößen aus; sie sind daher in weiten Bereichen der technischen Anwendung nur beschränkt gültig oder führen zu Widersprüchen (W. Elenbaas). Durch Einführen von Näherungsfunktionen für die Stoffgrößen in Abhängigkeit von der Übertemperatur werden neue, den Temperatureinfluß beinhaltende dimensionslose KenngrößenNu * undGr * gebildet. Mit ihrer Hilfe kann hinreichend genau von der aus Versuchen bekannten Wirkung der Übertemperatur auf die des Luftdrucks oder der Umgebungstemperatur geschlossen werden.

In der vorliegenden Arbeit wird die Kontaktaufgabe über die Wechselwirkung einer langen Zylinderschale mit einer koaxialen zylindrischen Bandage aus einem Verbundwerkstoff untersucht. Der Verbundwerkstoff wird als ein homogenes orthotropes Material mit bekannten effektiven elastischen Eigenschaften modelliert. Basierend auf der klassischen Schalentheorie werden die Grundgleichungen für die Kontaktaufgabe sowie allgemeine Lösungen für die Durchbiegungen und Schnittgrößen formuliert. Die unbekannten Integrationskonstanten sowie die Kontaktfläche werden numerisch mit Hilfe des Programmpakets Maple ermittelt. Drei charakteristische Längen der Bandage, bei denen der Übergang von einem Kontaktschema der Wechselwirkung zu einem anderen erfolgt, wurden ermittelt. Es wurde festgestellt, dass die Änderung des Innendrucks nicht zum Übergang von einem Kontaktschema zu einem anderen führt. Der Charakter der Kontaktwechselwirkung wird durch geometrische Parameter der Verbindung und elastische Materialeigenschaften der Schale und der Bandage bestimmt.