Centrifugal compressors allow the realisation of compact and robust designs which provide high-pressure ratios for a single stage, compared to axial compressor designs. Hence centrifugal compressors are found in a wide range of applications from aerospace propulsion to process industry. The demand for high efficiencies, pressure ratios, and flow rates are increasing the mean stress levels in the material. Due to this, the material becomes more vulnerable to cyclic stress, induced by vibrations

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... nd leading to high cycle fatigue failures. The reliable prediction of stationary and cyclic stress levels in mechanical structures during the design phase is essential to ensure mechanical integrity and to assess component lifetimes correctly. Vibrations in turbomachines, unfortunately, cannot be avoided and require a careful assessment during the design process. Various excitation sources exist, caused by the mechanical interaction of components or unsteady fluid-structure interaction. Research in the field of forced vibrations aims at a better understanding of the systems damping properties and excitation mechanisms. A correct prediction during the design phase would allow reducing the development cost and time since the number of design iterations can be reduced. However, the correct assessment of high cycle fatigue is challenging due to a lack of representative experimental data. xv Massenstroms verursacht nur relativ geringe Änderungen der lokalen Strömungsmachzahlen, welche die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Druckwellen beeinflusst. Daher ändert sich das Wellenmuster auf der Schaufeloberfläche kaum. Änderungen der Gaseigenschaften durch CO 2 , bei gleichbleibender Eigenform, verändert die Machzahlverteilung in der Strömung und beeinflusst die Wellenausbreitung. Die Phasenbeziehung zwischen modalem Druck und der Eigenform ändert sich grundlegend, zusammen mit der resultierenden Anregung. Letzten Endes ergibt sich die anregende Kraft nicht nur aus den Amplituden der lokalen Druckvariationen, sondern auch wie das Wellenmuster mit der Eigenform übereinstimmt. Durch die starke Abhänigkeit der Anregung mit den Betriebsbedingungen des Verdichters ist es nötig den gesamten Kompressorbetriebsbereich in der Entwicklungsphase zu beachten. Der verwendete numerische Ansatz erlaubt die Bestimmung der lokalen Schaufelanregung allein basierend auf numerischen Strömungssimulationen und kommt ohne mechanische Simulationen aus. Dies liefert einen effizienten Ansatz um kritische Betriebsbedingungen in einer frühen Entwicklungsphase der Maschine zu erkennen.