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5 Analyse der nominalen Diffusorkonfiguration
5.5.2 Fazit der Analyse zur nominalen Diffusorkonfiguration
1. Es wurde eine Radialverdichterstufe mit nominalem Pipe Diffusor und prismatischen
Deswirler experimentell untersucht. Es wurden integrale Leistungsdaten
und detaillierte Strömungsphänomene ermittelt. Weiterhin wurde ein generisches
Triebwerksmodell zur Bewertung von gefundenen Korrelationen aufgebaut. Es lassen
sich folgende Ergebnisse festhalten:
a) Es wurde eine Parametervariation durchgeführt. Die vorliegende Radialverdichterstufe
verhält sich bei der Abhängigkeit vom Impellerschaufelspalt und
bei der Reynoldszahl nach der bekannten Literatur. Im Falle des Parameters
Zapfluft wurde eine neue Korrelation aufgestellt.
b) Die detaillierte Vermessung der Strömung zeigte ein großes Ablösegebiet auf
der Druckseite im Diffusorkanal. Die Ablösung befand sich in der Ecke von
Diffusorrückseite und -druckseite. Die untersuchten Parameter wie Impellerschaufelspalt
und Zapfluft bewirkten eine leichte Verschiebung, jedoch war
der grundsätzliche Ort der Ablösung an der Druckseite sehr stabil.
2. Zur Bewertung des Betriebsverhaltens der Radialverdichterstufe wurde ein thermodynamisches
Triebwerksmodell aufgebaut. Für die Parametervariation von Spalt
und Zapfluft ergaben sich folgende Ergebnisse:
a) Der Quotient des Wirkungsgradverlustes der Radialverdichterstufe durch den
Impellerschaufelspalt zum Wirkungsgradverlust des Kerntriebwerks beträgt
Δη Kern /Δη t−t,s = −0.15 %/ − 0.65 % = 0.23.
b) Obwohl der Wirkungsgrad der Radialverdichterstufe bei erhöhter Zapfluft
steigt, sinkt der Kernwirkungsgrad des Triebwerks. Der Leckageverlust überwiegt
die positiven Effekte in der Radialverdichterstufe.
3. Für weitergehende Untersuchungen werden folgende Ansätze vorgeschlagen:
a) Es konnte im Rahmen der vorliegenden Studie kein ursächlicher Effekt für
die Lage der Diffusorablösung an der Druckseite festgestellt werden. Aufgrund
der Erhaltung des Momentes würde man eine Ablösung auf der Saugseite
erwarten. Es wurde die These aufgestellt, dass die beiden gegenläufigen
durch die Ridges an den Vorderkanten generierten Wirbel eine entscheidende
Entlastung der Diffusorsaugseite bewirken. Es wird von den Wirbeln energiereiches
Kernfluid in Richtung Saugseite gefördert. Es wird vorgeschlagen, die
Rolle der Wirbel weitergehend numerisch zu untersuchen. So könnte eine isolierte
Diffusoruntersuchung mit folgenden Parametern durchgeführt werden:
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