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6 Analyse der gekürzten Diffusorkonfiguration
solute Geschwindigkeit der Hauptströmung von der Rück- zur Frontwand des Diffusors
hin erhöhen.
Die grundsätzliche Aufteilung der Strömung in ein Hauptströmungs- und Ablösungsgebiet
lässt sich auch im Fall der gekürzten Diffusorkonfiguration nachweisen (Abb. 6.5).
Jedoch haben sich die Ausmaße, die Position als auch der Verlauf verändert.
Die Ablösung (2) befindet sich weiterhin an der Druckseite des Diffusors. Jedoch hat
sie sich relativ zum nominalen Diffusorfall wesentlich verkleinert. Es tritt im hinteren
Fenster keine Rückströmung mehr auf. Weiterhin sind im gemessenen Bereich der Fenster
keine Geschwindigkeiten von 0 beobachtet worden. Der Gradient zur Druckseite hin legt
jedoch dort ein Ablösegebiet nahe.
Die Hauptströmung (1) liegt wie im nominalen Fall an der Saugseite des Diffusors an.
Doch schon im vorderen Bereich des hinteren Messfensters gibt es Änderungen im Stromlinienverlauf.
Die Hauptströmung beschreibt eine Kurve in Richtung Druckseite, anders
ausgedrückt in Umfangsrichtung des Diffusors. Außerdem nimmt die Hauptströmung
schon am Anfang des hinteren Fensters mehr Raum ein als im nominalen Fall. Dies
ist durch die kleinere Ablösung begründet, die die Hauptströmung nicht mehr so stark
verdrängt. Quantitativ lässt sich die Maximalgeschwindigkeit der Hauptströmung nicht
vergleichen, weil die Hauptströmung nicht komplett im Messfenster liegt.
Weiterhin ist im oberen Bereich des hinteren Fensters der Nachlauf der Hinterkante der
abgedrehten Diffusorschaufeln zu erkennen (3). Dieser Nachlauf und das Ablösegebiet
mischen sich im schaufellosen Raum aus. Im Messfenster wurden die Geschwindigkeit
des Nachlaufs und der Hauptströmung auf einem Radius von 12 mm hinter der Hinterkante
ermittelt. Die 12 mm entsprechen 34 % der Differenz zwischen Außen- und
Innenradius’ des gekürzten Diffusors. Die Geschwindigkeit im Nachlauf weist dort 60 %
der Hauptströmungsgeschwindigkeit auf.
Die Hauptströmung (Abb. 6.5(1)) folgt nach den Hinterkanten des gekürzten Diffusors
einer Kurve, wie sie für schaufellose Diffusoren typisch ist. Traupel (1962) leitet
theoretisch deren Verlauf ab, bei dem die Radialkomponente der Strömung durch die
Flächenerweiterung entsprechend des Kontinuitätssatzes, die Umfangskomponente der
Strömung entsprechend des Drallsatzes verzögert wird. Für den reibungsfreien, inkompressiblen,
homogenen Fall des Diffusors mit planparallelen Platten beschreibt diese
Kurve eine logarithmische Spirale. Letztere bedeutet, dass der Strömungswinkel relativ
zum Radius auf jedem Durchmesser konstant bleibt. Im vorliegenden Fall sind die Voraussetzungen
einer logarithmischen Spirale jedoch nicht gegeben, so dass die Stromlinien
von der Form einer logarithmischen Spirale abweichen. Es ergeben sich schließlich die
folgenden Effekte:
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