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Probleme der Anwendung der Finite-Elemente-Methode in Schraubenmaschinen

Titel: Probleme der Anwendung der Finite-Elemente-Methode in Schraubenmaschinen
Autor(en): Prof. Dr.-Ing. K. Kauder, Dipl.-Ing. Th. Dreifert, Dipl.-Ing. G. Keller, Dipl.-Ing. K. Rofall
erschienen: 1994
in: VDI-Berichte 1135, S. 1-18, Düsseldorf: VDI-Verlag, 1994
Zusammenfassung: Mit Hilfe von Finite Elemente (FE) Programmen wird das Betriebsverhalten von Schraubenkompressoren in einem umfangreichen Programmsystem realitätsnah simuliert. Ein Beispiel zeigt, wie sich die Gefahr von Schadensfällen durch Anlaufen von Rotoren thermisch hoch belasteter Kompressoren theoretisch beurteilen läßt. Kern der Analyse ist die Simulation des thermodynamischen Verhaltens der Schraubenmaschine mit anschließender Berechnung von Temperatur- und Verschiebungsvektorfeld der Maschinenbauteile mit der Methode der Finiten Elemente. Durch umfangreiches Pre- und Postprozessing sind alle wichtigen Lasten wie Wärmeströme, Druck-, Volumen- und Einzelkräfte unter realitätsnahen Randbedingungen erfaßbar. Es ist zudem möglich, die Auswirkungen der Verformungen in die thermodynamische Simulation einzubinden. Außer zur Schadensanalyse kann das Simulationssystem zur Optimierung und Neukonstruktion von Schraubenmaschinen sowie zur Profilentwicklung Verwendung finden.
Title: Problems in the use of the finite element method for screw-type compressor simulations
Abstract: This subscription introduces a simulation-system, which offers the possibility to simulate the behaviour of screw-type compressors realisticly making use of the finite element method. An example shows how to judge the danger of machine-crashes by rotor contact with help of this system. Center of the analysis is the simulation of the thermodynamical behaviour of screw-type machine followed by a finite element calculation of temperature- and displacement-fields. With the help costy pre- and postprocessing all main loads like heatflow, pressure-, volume- and single loads can be considered with respect to realistic boundary conditions. Additionally it is possible to relate the displacement-vector-field to a new thermodynamical analysis. In addition to the analysis of machine-crashes the simulation-system might be used for optimisation or design of new screw-type machines or for the design of rotor profiles.