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6 Analyse der gekürzten Diffusorkonfiguration
Das Strömungsfeld am Austritt des Diffusors in Ebene 28b beschreibt die Eintrittsbedingungen
für den stromab liegenden Deswirler. Der Deswirler besteht aus der Kanalumlenkung
und der prismatischen Statorbeschaufelung. Die Auswirkungen der Kürzung
des Diffusors auf die Anströmung zum Deswirler lassen sich folgendermaßen feststellen:
1. Der Anströmwinkel wird flacher. Er ändert sich von massenstromgemittelt 47 ◦
auf 68 ◦ . Weil die Schaufeln des Deswirlers auf den nominalen Fall ausgelegt sind,
bedeutet die Kürzung des Diffusors eine Fehlanströmung der Deswirlerschaufeln
mit einer Inzidenz von über 20 ◦ .
2. Das Anströmprofil wird homogener. Durch die Ausmischung im schaufellosen
Raum des gekürzten Diffusors wird der Deswirler nicht mehr mit einem Nachlaufgebiet
einer Ablösung beaufschlagt, wie es in der nominalen Konfiguration der
Fall ist.
3. Die flachere Strömung kann der Umlenkung in axiale Richtung zwischen Diffusor
und Deswirler besser folgen. Nach Japikse und Baines (1998) bedeutet der größere
Strömungswinkel α eine größere Weglänge, die die Strömung über die Umlenkung
zurücklegt. Folglich ist die Belastung der Strömung im Bereich der Nabenkrümmung
geringer.
6.2.5 Strömungsfeld am Abdrehradius
Die Dreilochsondentraverse am Abdrehradius in Ebene 27a wurde nur für den Fall des
gekürzten Diffusors gemessen. Machzahl und Strömungswinkel α sind in Abb. 6.8c
dargestellt. Im Machzahlverlauf bestätigt sich die in Kap. 6.2.2 in den PIV-Messungen
gefundene Strömungskonfiguration von Hauptströmung (1c) an der Saugseite und beginnender
Ablösung (2c) in der Ecke von Druckseite zur Diffusorrückwand. Weiterhin
kann die Beobachtung aus dem hinteren PIV Fenster bei 90 % Schaufelhöhe in der Nähe
der Diffusorfrontwand bestätigt werden, dass dort keine ausgeprägte Ablösung auftritt
und die Hauptströmung mit hohen Machzahlen bis zur Diffusormittellinie reicht. In der
Hauptströmung (1c) wurden maximale Machzahlen von bis zu 0.49 gemessen.
Das Ablösegebiet (2c) zeigt in der ersten und zweiten Traverse von der Saugseite aus
gesehen einen S-Schlag. In Richtung Diffusorrückwand werden die Machzahlen wieder
größer. Es wird in der vorliegenden Studie die These aufgestellt, dass dieses Phänomen
das beginnende Aufrollen des Ablösegebiets ist. Wenn man davon ausgeht, dass die
Strömung im nominalen Diffusorfall ähnlich aussähe, dann wäre diese Strömungskonfiguration
der Vorläufer des ausgeprägten Rückströmgebiets. Die These ist mit numerischen
Rechnungen zu validieren.
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