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TU Berlin

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Dissertationen

Experimentelle Untersuchung von Sekundärströmungsphänomenen in einer Verdichter-Stator-Kaskade
Zitatschlüssel beselt_diss_2016
Autor Christian Beselt
Jahr 2016
ISBN 978-3-7418-5540-5
DOI 10.14279/depositonce-5620
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 Eine Schlüsseltechnologie für die Entwicklung von effizienten und emissionsarmen Triebwerken ist die Entwicklung moderner und leistungsstarker Hochdruckverdichter mit höheren Stufendruckverhältnissen und verbesserten Wirkungsgraden. Begrenzend auf diese Entwicklung wirkt sich vor allem die mit dieser Entwicklung einhergehende sinkende Stabilität der Verdichter aus. Eine Möglichkeit dennoch einen Verdichter stabil zu betreiben ist es, einen entsprechend großen Sicherheitsabstand zur sogenannten „Pumpgrenze“ einzuhalten, wie es auch in der aktuellen Auslegung moderner Verdichter gemacht wird. Diese Methode widerspricht allerdings dem Ziel Verdichter mit höheren Wirkungsgraden zu entwickeln. Denn gerade in der Nähe der „Pumpgrenze“ sind meist die besten Wirkungsgrade zu erreichen. Eine Möglichkeit, mit der die Zielsetzung der modernen Verdichter erreicht werden kann, ist die Verbesserung der Detailkenntnisse über die Sekundärströmungen in einer Verdichterpassage. Mit diesen Kenntnissen kann somit schon in der Entwicklungsphase eines Verdichters der Abstand zur Pumpgrenze besser überprüft und instabile Betriebszustände im Vorfeld detektiert werden. Weiterhin können Verluste reduziert und somit die Effizienz gesteigert und das Stufendruckverhältnis erhöht werden. Ein weiterer Aspekt, welcher mit einer verbesserten Kenntnis der Sekundärströmungsstrukturen in Betracht gezogen werden kann, ist das bessere Verständnis der Lärmemissionen eines Verdichters. Denn ein Großteil der Lärmemissionen entsteht durch die Wechselwirkungen von instationären strömungsmechanischen und aeroakustischen Mechanismen. In bisherigen experimentellen Arbeiten zu dieser Thematik konzentrierten sich die Autoren vornehmlich auf eine spezielle Sekundärströmungsstruktur und ließen die Interaktion der verschiedenen Strukturen untereinander außen vor. Weiterhin wurde der Großteil der Untersuchungen an linearen Kaskaden durchgeführt, wodurch einige Randbedingungen, wie sie in realen Verdichtern auftreten, völlig außer acht gelassen werden. Diese Arbeit nimmt nun die bereits in dieser Thematik existierenden Ergebnisse auf und legt den Schwerpunkt zum einen auf die detaillierte Untersuchung der Sekundärströmungsstrukturen in einer Passage eines Verdichter-Stators. Die Fragestellung, in welcher Weise die einzelnen Sekundärströmungsstrukturen miteinander interagieren und wie sich diese Interaktionen mit sich ändernder Schaufelbelastung verändern, wird beantwortet. Darüber hinaus wird ein Model basierend auf den detaillierten Ergebnissen entwickelt.
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