Dokument 1.pdf - RWTH Aachen University

6.2 Stationäre detaillierte Strömungsanalyse im Diffusorkanal
1. Durch das Abdrehen der Diffusorschaufeln bleiben Hinterkanten stehen. Diese haben
im Abdrehradius einen Anteil von 26.8 % der Gesamtfläche. Die Strömung ist
dementsprechend einer plötzlichen Querschnittserweiterung ausgesetzt. Die entstehenden
Nachlaufdellen mischen sich mit der Hauptströmung aus. Dadurch reduziert
sich die Radialkomponente der Geschwindigkeit. Der Strömungswinkel relativ
zum Umfang wird flacher.
2. Die Strömung am neuen Diffusoraustritt, also dem Abdrehradius, ist inhomogen.
Die Ablösung mischt sich ebenfalls mit der Hauptströmung aus. Dies scheint nicht
erst ab dem Abdrehradius zu geschehen, sondern schon im Diffusorkanal, angefangen
am Beginn des hinteren Messfensters in Abb. 6.5.
3. Nach der Querschnittserweiterung mischt sich die Strömung immer weiter aus. Im
hinteren Teil des schaufellosen Diffusors nähert sich der Strömungsverlauf unter
Berücksichtigung der Ausmischung und von Reibungseffekten einer logarithmischen
Spirale an.
Durch diese Effekte ist die Umlenkung der Strömung durch den gekürzten Diffusor geringer
als in der nominalen Konfiguration. Der Austrittswinkel wird um 20 ◦ flacher. Die
Konsequenzen für die stromab liegende Beschaufelung wird anhand von Dreilochsondenmessungen
in Kap. 6.2.4 näher beschrieben.
6.2.2.3 Vergleich der PIV-Messungen im vorderen Bereich des Diffusorkanals
Im Halsquerschnitt des Diffusors wurden beim Vergleich der Messungen im throat-
Fenster bei gekürzter zu nominaler Diffusorkonfiguration (Abb. 6.5 zu Abb. 6.6) keine
Geschwindigkeitsänderungen bei 90 % Kanalhöhe in der Nähe der Frontwand des Diffusors
gemessen. In der mittleren Ebene und bei 10 % Kanalhöhe zeigen die Messungen
im gekürzten Diffusorfall eine Geschwindigkeitserhöhung von 0 − 5%.
Die Messungen im mittleren Fenster ergeben im Vergleich für die kurze Diffusorversion
eine erhöhte Geschwindigkeit von 0 − 5 % in der Ebene bei 90 % Kanalhöhe. Die Differenzen
in den beiden anderen Ebenen sind größer. Während die Geschwindigkeit in
der mittleren Ebene um −10 % zurückgeht, erhöht sich die Geschwindigkeit um diesen
Prozentsatz von +10 % in der Ebene bei 10 % Kanalhöhe. Bei der Analyse der Messergebnisse
muss die absolute Messunsicherheit des PIV-Systems von ±3 % berücksichtigt
werden (siehe Anhang A.2.3). Die Unterschiede im Throat-Fenster könnten darauf zurückzuführen
sein.
Weiterhin wird in der vorliegenden Studie die These aufgestellt, dass die Änderung der
Ablösephänomene im hinteren Diffusorbereich einen Stromaufeffekt in den vorderen Be-
97