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Entwicklung eines Simulationssystems zur Berechnung des thermischen und mechanischen Bauteilverhaltens

Titel: Entwicklung eines Simulationssystems zur Berechnung des thermischen und mechanischen Bauteilverhaltens
Thema: Heißgasschraubenmaschine Bauteilverformung
Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. K. Kauder

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Ziel des Forschungsvorhabens ist die Berechnung des thermischen und mechanischen Bauteilverhaltens des Motors einer Heißgasschraubenmaschine. Hierzu wird der Schraubenmotor durch ein physikalisches Modell in einem Simulationssystem modelliert. Dabei kommt einer möglichst realitätsnahen Abbildung des Wärmeübergangs große Bedeutung zu. Die Berechnung des thermischen und mechanischen Bauteilverhaltens erfolgt mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente. Mit Hilfe dieses Simulationssystems sollen Möglichkeiten zur Berechnung der thermisch bedingten Verformungen und möglicher Kühlverfahren der Rotoren und des Gehäuses, insbesondere deren Wirkung auf die Spaltlängen und -höhen, sowie aller Bauteilverformungen bei Lastwechselvorgängen untersucht werden. Simulationsrechnungen werden schwerpunktmäßig in der zweiten Hälfte des Bearbeitungszeitraumes durchgeführt. Im Hinblick auf die Realisierung des Heißgasschraubenmaschinenmotors sollen darüber hinaus unterschiedliche Rotorwerkstoffe auch solche mit Wärmeschutzschichten Berücksichtigung finden. Es wird somit erstmals ein Simulationssystem zur Untersuchung des Bauteilverhaltens eines Schraubenmaschinenmotors mit einer hohen Abbildungsgenauigkeit zur Verfügung stehen. Durch die explizite Berücksichtigung der Spalthöhenänderung im Maschinenbetrieb werden zusätzlich verifizierte Eingangsparameter für das Simulationssystem zur Berechnung des Betriebsverhaltens der Heißgassschraubenmaschine verfügbar sein.