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6.3 Instationäre Strömungsanalyse
Dieses beschriebene Phänomen konnte in der gekürzten Diffusorkonfiguration nicht beobachtet
werden. Dadurch ergibt sich eine erhöhte Periodizität der Strömung. Die Instationarität
im Diffusorhalsquerschnitt ist aufgrund der niedrigeren Störung aus dem
hinteren Diffusorkanal geringer. Der untersuchte Betriebspunkt liegt im Diffusorkennfeld
auf dem flachen Kennlinienast schon relativ weit Richtung Pumpgrenze (siehe
Abb. 6.1). Es wird angenommen, dass dieses Phänomen auch weiter Richtung Pumpgrenze
erhalten bleibt. Schließlich kann als Zwischenfazit folgende Aussage festgestellt
werden:
Bei der gekürzten Diffusorkonfiguration ist die Strömung an der Druckseite
direkt hinter der Diffusorvorderkante wesentlich periodischer. Es wird die
These aufgestellt, dass dies eine Ursache für die beobachtete Pumpgrenzverschiebung
zu kleinerer reduzierten Massenströmen bei hohen Drehzahlen ist.
Es wird wiederum empfohlen, diese These mit weiteren Untersuchungen, beispielsweise
instationärer numerischer Natur, zu prüfen und weiterzuentwickeln.
6.3.2.3 Instationäre Wanddruckphänomene im Diffusorkanal
Im hinteren Teil des Diffusorkanals wurden instationäre statische Wanddruckmessungen
an 4 Positionen durchgeführt. Abb. 6.12 zeigt den Vergleich der Verläufe für 2
Impellerschaufelteilungen zwischen der gekürzten und nominalen Diffusorkonfiguration.
Position 3 befindet sich noch im vorderen Teil des Diffusorpassage, währende Position
4 bis 6 auf konstantem Radius kurz vor dem Diffusoraustritt angeordnet sind.
In Position 3 sehen die instationären statischen Druckverläufe sehr ähnlich aus. Die
Jet-Wake-Struktur aus dem Impeller setzt sich hier sehr periodisch fort. Es fällt auf,
dass die Strömung im Fall des gekürzten Diffusors jedoch weniger periodisch ist als im
nominalen Fall. Der 2. Peak aus dem Jet ist um −2.3 % zu kleineren statischen Drücken
gegenüber dem ersten verschoben, was im nominalen Fall nicht auftritt.
Weil ein niedrigerer statischer Druck auf höhere Strömungsgeschwindigkeiten hindeutet,
bestätigt das gefundene Phänomen den Trend aus den PIV-Messungen (siehe Abb. 6.5),
wo an der Diffusorfrontwand bei 90 % Kanalhöhe eine erhöhte Geschwindigkeit gemessen
wurde. Am Austritt des Diffusors in den Positionen 4 − 6 lässt sich generell feststellen,
dass die Strömung im gekürzten Diffusorfall mit kleinerer Amplitude schwankt und
weniger periodisch ist. Die Ursache dafür ist die Ausmischung der Strömung bedingt
durch das Fehlen der Diffusorschaufeln.
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