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6 Analyse der gekürzten Diffusorkonfiguration Abb. 6.8: Machzahl und α-Winkel Verteilung in den Messebenen 28a und 28b; Vergleich zwischen gekürztem und nominalem Diffusor 100
6.2 Stationäre detaillierte Strömungsanalyse im Diffusorkanal wurden beim gekürzten Diffusor (3b) minimale Machzahlen von 0.22 gemessen, was 70 % des Maximalwerts entspricht. Es tritt keine Ablösung mit Rückströmung auf. Die Ursache für die Homogenisierung der Strömung ist in der Ausmischung im neu generierten schaufellosen Diffusorraum zu finden. Das Gebiet niedriger Machzahlen (3b) befindet sich auf der imaginären Mittellinie des Diffusors. Es beinhaltet die ausgemischte Strömung von den dicken stumpfen Hinterkanten des gekürzten Diffusors und der in den PIV-Messungen in Kap. 6.2.2 gefundenen Ablösung auf der Druckseite des Diffusors. 2. Die Gebiete von Hauptströmung (1b) und Ablösung (3b) sind in Umfangsrichtung verschoben. Sowohl beim Vergleich der Hauptströmungen ((1b) zu (1a)) als auch der Ablösegebiete ((3b) zu (2a)) lässt sich eine Verlagerung von 6 ◦ in Richtung Druckseite (in Abb. 6.8 nach links) ermitteln. Wiederum liegt der Grund für die Verschiebung im entstandenen schaufellosen Raum des gekürzten Diffusors. In Kap. 6.2.2 wurde der gekrümmte Verlauf der Hauptströmung beschrieben, der sich theoretisch mit einer logarithmischen Spirale begründen lässt. Die vorliegenden Sondentraversen bestätigen diesen Sachverhalt. Der Vergleich des Strömungswinkels α relativ zum Radius ist in Abb. 6.8a und b auf der rechten Seite dargestellt. Die sehr inhomogene Abströmung im nominalen Fall zeigt sich auch im Winkelprofil. So folgt die Hauptströmung (1a) der Saugseite und hat folglich einen Abströmwinkel von 50 ◦ im Machzahlmaximum. In der Traverse an der Saugseite wurden Winkel bis zu 43 ◦ gemessen. Im Bereich der Ablösung (2a) treten immer flachere Winkel bis zu 70 ◦ auf. Hier ist zu beachten, dass die Machzahlen sehr klein sind und dieses Gebiet schon zur Ablösung mit Rückströmung gezählt werden kann. Die Diffusorabströmung in Ebene 28b in der gekürzten Diffusorkonfiguration zeigt für den Strömungswinkel α ebenfalls ein wesentlich homogeneres Verhalten als im nominalen Fall (Abb. 6.8b rechts). Im Bereich der Hauptströmung (1b) wurden Strömungswinkel von 63 ◦ gemessen, während im Nachlauf der Hinterkanten (3b) 74 ◦ beobachtet wurden. Die Differenz zwischen Hauptströmung und Ablösegebiet entspricht einer Varianz von 11 ◦ . Bei der Bewertung der absoluten Zahlenwerte von Machzahl und Winkelverschiebung ist zu beachten, dass die Traverse in Umfangsrichtung nur in 5 Schritten à 2 ◦ aufgelöst ist. Die Diskretisierung in Umfangsrichtung ist folglich nicht sehr hoch. Die Differenzen im Strömungsfeld zwischen nominaler und gekürzter Diffusorkonfiguration sind jedoch um eine Größenordnung höher als die Diskretisierungsfehler und Messunsicherheiten (siehe Anhang A.2.2). 101
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