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6 Analyse der gekürzten Diffusorkonfiguration
beobachtete Schwingung mit.
Im Unterschied zum Nominalfall werden für die gekürzte Diffusorkonfiguration folgende
neue Frequenzen im Spektrum beobachtet, die Vielfachen der Rotordrehfrequenz zugeordnet
werden können:
1. Bei 2580 und 3220 Hz tauchen neue Frequenzen auf, die Vielfachen der Rotordrehfrequenz
von 8n und 10n entsprechen.
2. Bei 12236 und 17390 Hz zeigen sich zwei Frequenzen, die hier aus folgendem Grund
zusammen aufgeführt werden: Es handelt sich mit 38n und 54n um Peaks, die von
der Schaufelwechselfrequenz A =46n einen Frequenzabstand von −8n bzw. 8n
aufweisen. Dieses Frequenzpaar findet sich auch bei höheren Harmonischen von A.
Bei A 1 =92n sind dies 84n und 100n; und für A 2 = 138n sind es 130n und 146n,
wobei letztere Frequenzen fast im Rauschen untergehen.
3. Um die Schaufelwechselfrequenz von 46n finden sich im Abstand von 1n zwei
Frequenzen von 45n und 47n. Auch diese sind bei höheren Harmonischen zu finden.
Die Frequenzen bei 8n und 10n werden den Nachlaufwirbeln hinter den stumpfen Hinterkanten
des gekürzten Diffusors zugeordnet. Aufgrund der relativ großen Dicke von
10 mm und der hohen Machzahl von bis zu M =0.5 an der Saugseite des Diffusors
im Abdrehradius treten die Schwingungen hier signifikant in Erscheinung. Anhand von
Literatur wird diese Aussage im Folgenden erklärt.
Parker (1967) berichtete über die Wirbelfrequenzen des Nachlaufs von Verdichtergitterhinterkanten
(Englisch vortex shedding genannt). Physikalisch kann dieses Phänomen
auf die Ablösefrequenz von Wirbeln beschrieben durch Strouhal (1878) zurückgeführt
werden. Die Strouhal-Zahl
Sr =
f · l
c
(6.1)
ist das Verhältnis aus dem Produkt der Frequenz der Wirbelablösung f mit der charakteristischen
Länge des umströmten Körpers l und der Strömungsgeschwindigkeit c.
Zur Abschätzung der entstehenden Wirbelfrequenzen wird auf die mittlere Strouhal-
Zahl Sr =0.2 zurückgegriffen, die auch schon von Parker (1967) vorgeschlagen wurde.
Die vorliegende Reynolds-Zahl von 1.5 · 10 5 liegt im anwendbaren Bereich. Für die charakteristische
Weglänge wird die Dicke der Hinterkanten von 10 mm angenommen. Die
Geschwindigkeiten werden aus den PIV-Messungen (Abb. 6.5) unterschiedlich jeweils
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