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TU Berlin

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Dissertationen

Experimentelle Untersuchungen zur aktiven Strömungskontrolle an einer hoch belasteten, linearen Verdichterkaskade im kompressiblen Machzahlbereich
Zitatschlüssel tiedemann_diss_2015
Autor Christine Tiedemann
Jahr 2015
DOI 10.14279/depositonce-4894
Ort Berlin
Monat Dezember
Herausgeber DepositOnce - Institutional Repository for Research Data and Publications of TU Berlin
Wie herausgegeben Creative Commons Attribution 4.0 International CC BY 4.0
Schule Technische Universität Berlin
Zusammenfassung Luftfahrzeughersteller und Fluggesellschaften fordern leichte und kompakte, aber hoch effiziente Triebwerke, um eine Verbesserung des Schub-/Gewichtverhältnisses realisieren und somit Treibstoff einzusparen zu können. Bauraum und Gewicht eines Verdichters können durch die Effizienzsteigerung einer Stufe aufgrund einer stärkeren Strömungsumlenkung innerhalb der Passage des Verdichtergitters reduziert werden. Dies führt jedoch zu einer erhöhten Ablösegefahr, welche aus Gründen der Verdichterstabilität vermieden werden muss. Ein Ansatz zur Reduzierung von Ablösegebieten ist die aktive Strömungskontrolle. Die bisherige Forschung zur aktiven Strömungsbeeinflussung im Verdichter konzentrierte sich im Wesentlichen auf grundlegende Untersuchungen zur Bestimmung der geometrischen und aerodynamisch optimalen Parameter für eine erfolgreiche Strömungsbeeinflussung. Die Untersuchungen wurden häufig an großskaligen und vereinfachten Versuchsaufbauten bei Zuströmbedingungen im inkompressiblen Machzahlbereich durchgeführt. In der vorliegenden Arbeit wurde die Umströmung eines im Kerntriebwerk befindlichen Fan-Stators (ESS) untersucht. Die Strömungsbedingungen der Untersuchungen dieser Arbeit basieren auf denen eines konventionellen ESS, liegen also im kompressiblen, transsonischen Machzahlbereich bei hohen Reynoldszahlen. Es wurde jedoch eine deutlich stärkere Umlenkung und damit eine höhere Belastung gewählt als es bei heutigen Triebwerken üblich ist, um eine mögliche Effizienzsteigerung dieser Beschaufelung mittels aktiver Strömungskontrolle untersuchen zu können. Die verwendete Aktuatorik wurde im hohen Unterschall betrieben und in eine lineare Verdichterkaskade integriert. Die Verdichterstatoren wurden als CDA-Profile ausgelegt und weisen bereits im Auslegungspunkt stark dreidimensionale Strömungsphänomene auf. Am Übergang von Schaufel zu Seitenwand ist eine aufgrund des kleinen Streckungsverhältnisses der Schaufel stark ausgeprägte Eckenablösung präsent. Es wurden die Möglichkeiten untersucht, diese Ablösegebiete mit Hilfe von aktiver Einblasung von Druckluft soweit wie möglich zu unterdrücken. Um die Vorteile der aktiven Strömungskontrolle voll auszunutzen, wurde ein geschlossener Regelkreises aufgebaut.
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