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6 Analyse der gekürzten Diffusorkonfiguration
Die Strömungsverluste im schaufellosen Diffusor der gekürzten Diffusorvariante werden
nach der Berechnung in Eckert und Schnell (1961) abgeschätzt. Für die Umlenkung
der Strömung in axiale Richtung wird die Korrelation in Japikse (1988) verwendet, die
nach Daten von Rothstein (1984) aufgestellt wurde (siehe Kap. 2.3.1). Danach wurde
der Parameter (r eq /b = r m /cos(α u )/b) mit dem mittleren Krümmungsradius r m , dem
Anströmwinkel α u und der Kanalhöhe b zur Bewertung der Krümmung auf die Strömungsverluste
erstellt. Es ist zu erwähnen, dass diese Korrelation für 180 ◦ Umlenkungen
gilt und deshalb mit Vorsicht angewendet werden muss.
In der vorliegenden Studie errechnet sich für die nominale Diffusorkonfiguration für r eq /b
ein Wert von 1.3, was im Bereich nabenseitig gefährdeter Ablösung liegt. Im Fall des
gekürzten Diffusors ergibt sich ein Verhältnis von 2.4. Dies liegt im gesunden Bereich.
Der Grund dafür ist der um 20 ◦ flachere Anströmwinkel zur Kanalumlenkung. Es folgt
aus dieser Abschätzung unter den genannten Annahmen, dass sich der Totaldruckverlust
im gekürzten Diffusorfall von 9.8 auf 2.5 %-Punkte reduziert. Die Übertragung der
absoluten ω-Werte aus der Korrelation ist sicherlich schwierig; dennoch kann die Aussage
getroffen werden, dass tendenziell die Totaldruckverluste der Kanalumlenkung im
nominalen Fall erhöht sind.
Die Ausmischverluste im Diffusoraustrittsradius berechnet nach Gl. (6.3) verringern sich
bei der gekürzten Diffusorkonfiguration von 3.7 auf 0.5 %-Punkte. Die Ursache dafür
ist das Fehlen des Ablösegebiets, das im nominalen Fall am Diffusoraustrittsradius die
Hälfte der Fläche einnimmt. Im gekürzten Fall ist die Strömung durch den schaufellosen
Diffusor schon sehr weit ausgemischt und homogen.
Diese Betrachtung wirft die Frage auf, ob die durch das Austrittsprofil des Diffusors
verursachten Verluste anders als in der Auswertung in Abb. 6.15 dem verursachenden
Diffusor zugerechnet werden sollten. Folgt man diesem Ansatz, so addieren sich die Totaldruckverluste
aus Ausmischung und Kanalkrümmung zum ω des Diffusors. Das hat
Folgen für die Deswirlerverluste. Der Deswirler verhält sich bei dieser Auswertung dann
tendentiell umgekehrt; er wird im gekürzten Fall aufgrund der erhöhten Inzidenz um
−8.6 %-Punkte schlechter als in Kombination mit dem nominalen Diffusor. Die Verbesserung
des Diffusors durch die Kürzung steigt auf +17.5 %-Punkte. Folglich reduziert
das homogenere Austrittsprofil des gekürzten Diffusors die Verluste stromab in der Kanalkrümmung
und im Deswirler.
Die Totaldruckverluste des Deswirlers durch die 20 ◦ Fehlanströmung werden nach
Gl. (6.5) in der gekürzten Diffusorkonfiguration auf 6 %-Punkte abgeschätzt. Weiterhin
treten dadurch Sekundärströmungsverluste auf, die zusammen mit Profilverlusten
für 18.7 %-Punkte Totaldruckverlust führen. Im Deswirler entsteht ein umfangreiches
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