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6.3 Instationäre Strömungsanalyse
für Saug- und Druckseite gewonnen. Es ergeben sich mit diesen Annahmen Wirbelfrequenzen
von 1600 Hz und 3400 Hz für Druck- bzw. Saugseite. Dies liegt durchaus im
Bereich der beobachteten Frequenzen von 2580 Hz und 3220 Hz.
Weiterhin fand Parker (1967), dass die Hinterkantenwirbelfrequenzen in Resonanz mit
der Rotordrehfrequenz stehen. Außerdem bestätigten Göttlich et al. (2006) für Turbinengitter,
dass diese Ablösungen mit der Rotordrehfrequenz triggern. Somit spricht
das Auftreten von Vielfachen der Rotordrehfrequenz im vorliegenden Fall für die Theorie
der Hinterkantenwirbel. Berücksichtigt man schließlich die Ungenauigkeit der Annahmen
hinsichtlich Hinterkantenumströmung, unterschiedlichen Geschwindigkeiten und geometrischen
Verhältnissen, so wird es in der vorliegenden Studie als wahrscheinlich angesehen,
dass die Hinterkantenwirbel verantwortlich für die beobachteten Frequenzen bei 8n
und 10n sind.
Bezüglich des gefunden Frequenzpaars unter Punkt 2 (38n = 46n − 8n und 54n =
46n+8n) werden in der vorliegenden Studie zur Erklärung die Untersuchungen von Mailach
(2001) herangezogen. Mailach beobachtete für Schwingungsfrequenzen von umlaufenden
Ablösezellen bei hochbelasteten Axialverdichtergittern (rotating stall) das gleiche
Phänomen der Frequenzmodulation. Auch bei Mailach (2001) trat das Frequenzpaar um
die Schaufelwechselfreuenz (SWF) von SWF − Xn und SWF + Xn auf. Die anregende
Frequenz Xn vom rotating stall liegt dabei ebenfalls unter 50 % der SWF.
In Turbomaschinen treten im Allgemeinen Anregungen durch Wirbelfrequenzen an Hinterkanten
auf. Nur sind diese Anregungen durch die dünnen Hinterkanten oft zu klein,
um relevant zu sein. Im vorliegenden Fall werden diese Anregungen und Frequenzmodulationen
aus zwei Gründen größer und damit messbar: Erstens werden die Diffusorhinterkanten
durch das Abdrehen des Diffusors mit 10 mm wesentlich dicker. Zweitens
liegen die Diffusorhinterkanten nun weiter stromauf und werden mit größeren Geschwindigkeiten
umströmt. Dies führt zu einer größeren Wirbelintensität.
6.3.2.5 FFT-Frequenzanalyse für die Radialverdichterstufe
Abb. 6.14 zeigt einen Vergleich der FFT-Frequenzanalyse zwischen der gekürzten und
nominalen Diffusorkonfiguration. Es sind auf der z-Achse die Positionen 1 bis 6 vom
Impeller- bis zum Diffusoraustritt dargestellt (Positionen siehe Detailbild in Abb. 6.14
und in Anhang A.2.4).
Generell sind im Fall des gekürzten Diffusors in Abb. 6.14a) und in b) für den Nominalfall
die gleichen Frequenzen von Schaufelwechselfrequenz A und Differenzfrequenz D
sowie deren Harmonische zu finden. Die Amplituden sind vom Impelleraustritt (Position
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