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TU Berlin

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Aktive Strömungskontrolle an einer hoch belasteten, linearen Verdichterkaskade unter kompressiblen Strömungsbedingungen

Verdichterkaskade
Verdichterkaskade
Lupe

Das Ziel des Teilprojektes T7 ist die Leistungssteigerung von Verdichterstufen durch aktive Strömungskontrolle an hochbelasteten Verdichterprofilen.

Das Projekt ist so angelegt, dass es als Erweiterung der bereits laufenden Arbeiten des Transferbereiches „Smart Active Control for Turbomachinery Blades (SmACT) “ in Zusammenarbeit mit Rolls-Royce Deutschland die fluiddynamische Aktuation in triebwerksrelevanten Machzahlbereichen detailliert untersucht und dessen Übertragbarkeit auf die spätere Anwendung abschätzt.

Dazu wird im Fachgebiet Luftfahrtantriebe des Instituts für Luft- und Raumfahrt ein linearer Kaskadenprüfstand aufgebaut und im kompressiblen Machzahlbereich getestet. Die Auswirkungen der Kompressibilität auf die beeinflusste/angeregte Strömung sind bislang weitgehend unbekannt, da sich die bisherigen Projekte auf kleine Anströmmachzahlen beschränkten. Daher wird die Kaskade mit einer Anströmmachzahl von Ma = 0.75 möglichst realitätsnah untersucht.

Die Schaufeln sind mit einem kleinen Höhen-Seiten-Verhältnis (‚Aspect Ratio‘) ausgelegt, daher kommt es am Übergang von Schaufel zu Wand zu stark ausgeprägten Eckenablösungen, die zu hohen Druckverlusten und somit Einbußen im erzielbaren Druckverhältnis führen. Um diese Ablösungen zu reduzieren, wird Luft aus der Seitenwand stationär bzw. gepulst ausgeblasen. Durch experimentelle und numerische Parametervariationen wird gemeinsam mit anderen Teilprojekten schließlich eine geeignete Anregungskonfiguration ermittelt. Wichtiger Bestandteil des Projektes ist dabei auch die Auslegung und Umsetzung eines geschlossenen Regelkreises. Es wird weiterhin untersucht, ob und mit welchen Konsequenzen die Sensor-Aktuator-Systeme in einem realen Triebwerksverdichter umgesetzt werden können. Die Projektergebnisse fließen schließlich in eine Konzeptstudie ein, bei der sie unter den Gesichtspunkten einer realen Turbomaschinenumgebung ausgewertet werden. Als möglicher Einsatzort dieser zukunftsträchtigen Technologie werden die Statorschaufeln der Fanstufe (‚Outlet Guide Vanes‘, OGV) und der Eintrittsbereich in das Kerntriebwerk (‚Engine Section Stator‘,ESS) untersucht werden.

Ansprechpartnerin: Dr.-Ing. Christine Tiedemann

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Referenzen

Determination of the pressure distribution and fluctuations of the transonic flow in a highly loaded compressor cascade

K. Hummel, C. Tiedemann, D. Peitsch
(TU Berlin)

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2013,
Stuttgart, Germany, September 10-12 2013, DLRK 2013-301482


Identification of surrogate control variables for a robust active flow controller of an experimental high speed stator cascade

S. Steinberg, C. Tiedemann, R. King, D. Peitsch
(TU Berlin)

ASME Turbo Expo 2013,
San Antonio, USA, June 3-7 2013, GT2013-94179


Identifikation einer Regelgröße zur aktiven Strömungskontrolle an einer linearen Verdichterkaskade im kompressiblen Machzahlbereich


C. Tiedemann, S. Steinberg, D. Peitsch, R. King
(TU Berlin)

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2012,
Berlin, Germany, September 10-12 2012, DLRK 2012-281267


A new linear high speed compressor stator cascade for active flow control investigations

C. Tiedemann, A. Heinrich, D. Peitsch
(TU Berlin)

6th AIAA Flow Control Conference,
New Orleans, USA, June 25-28 2012, AIAA-2012-3251


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Kontakt

Dr.-Ing. Christine Tiedemann
Tel. +49 (0)30 314-26919
Institut für Luft- und Raumfahrt
Raum F 003

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