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7.1 Kennfeld
Pumpgrenze hat. Der Effekt der Verschiebung der Pumpgrenze im Vergleich zum nominalen
Fall resultiert aus dem Abdrehen des Diffusorschaufeln. Eine mögliche Erklärung
zur Pumpgrenzerweiterung durch die Diffusorkürzung wurde in Kap. 6.3.2 beschrieben.
Die Schluckgrenze der Radialverdichterstufe ändert sich nicht. Die Ursache dafür ist die
konstante Fläche des Halsquerschnitts, die in allen drei Diffusorkonfigurationen nicht
geändert wird. Folglich ist auch die Stromaufwirkung der Diffusor- und Deswirleränderungen
nicht so groß, als dass durch etwaige Strömungsfeldänderungen im Diffusorhals
eine Verschiebung der Schluckgrenze messbar würde.
Exkurs zur Betrachtung der Wirkungsgradsteigerung aus messtechnischer Sicht
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass sich zeigen wird, dass die Wirkungsgradbestimmung
abhängig vom Austrittsprofil ist. Das Austrittsprofil hinter dem Deswirler
ist in der vorliegenden relativen Position der beiden Deswirler-Schaufelreihen mit höheren
Gradienten behaftet, als es in der nominalen und gekürzten Konfiguration der
Fall war. Folglich spielt die Position der Austrittsrechen eine Rolle, womit Totaldruck
und -temperatur am Austritt bestimmt werden. Nach Kap. 3.3.2 existieren jeweils drei
Rechen, die im Winkel äquidistant hinter der Deswirlerbeschaufelung angeordnet sind.
Im vorliegenden Fall wird sich zeigen, dass zwei dieser Rechen in einem Hauptströmungsgebiet
liegen. Aus diesem Grund ist es möglich, dass die Verbesserung des totalen
Wirkungsgrads hier zu hoch gemessen wurde.
Der statische Druck am Austritt ist wesentlich homogener als der Totaldruck. Weiterhin
tritt im Triebwerk die Strömung in die Brennkammer mit einer sehr großen Querschnittserweiterung
ein, so dass die kinetische Energie als dump loss dissipiert. Folglich
wird hier zum Vergleich der Wirkungsgrad außer mit dem Totaldruck (total-to-total,
siehe Gl. (3.7)) auch mit dem statischen Austrittsdruck (total-to-static) gebildet:
η t−s = T t,25(( p s,31
p t,25
) κ−1
κ − 1)
T t,31 − T t,25
(7.1)
Bei Anwendung dieser Definition reduziert sich die Wirkungsgradverbesserung der
Radialverdichterstufe mit Tandem-Deswirler im Vergleich zum nominalen Fall auf
Δη t−s,T andem =+0.8 %. Das bedeutet einen Unterschied von 0.5 %-Punkten gegenüber
der total-to-total Wirkungsgradverbesserung von Δη t−t,T andem =+1.3 %. Im Kontrast
dazu bleibt die Erhöhung von η t−s zwischen dem gekürzten und nominalen Diffusor mit
Δη t−s,gekürzt =Δη t−t,gekürzt =+0.3 % konstant.
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