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7 Analyse der Tandem-Deswirler Konfiguration
Dem stehen Forderungen aus Sicht der Triebwerksauslegung gegenüber. So ist der Austrittswinkel
α durch die Schnittstelle zur stromab liegenden Brennkammer festgelegt.
Die Strömung in der Brennkammer selbst unterliegt z. B. Forderungen zur Anströmung
und Kühlung. Weiterhin ist erstrebenswert, dass das Triebwerk möglichst kompakt ist.
Das heißt einerseits, dass der Außendurchmesser des Diffusors, der auch den Außendurchmesser
des Kerntriebwerks bestimmt, möglichst klein sein soll. Weiterhin soll die
axiale Baulänge möglichst klein sein, um Material und die Länge der Welle zu reduzieren.
Die Forderung nach Kompaktheit impliziert folglich einen möglichst kleinen Krümmungsradius.
Im vorliegenden Fall des Tandem-Deswirlers liegt der Auslegungspunkt mit einem Krümmungsradius
von 25 mm, einem Austrittswinkel von 47 ◦ und einer Radialdiffusorlänge
von 20 mm im flachen Bereich der untersuchten Parameterkurven. Im Vergleich des
Austrittswinkels des Tandem-Deswirlers von 47 ◦ zum nominalen Austrittswinkel von
22 ◦ ergibt sich eine Erhöhung des Totaldruckverlustbeiwertes des Deswirlers von 2 %-
Punkten. Umgerechnet auf den Radialverdichterwirkungsgrad bewegt sich der Einfluss
eine Größenordnung unterhalb der Messunsicherheit von Δη = ±0.2 %. Es ist zu beachten,
dass bei der Tandem-Konfiguration in die Kanalkrümmung zusätzlich eine Schaufel
gesetzt wurde, die die Strömung belastet. Die 1. Schaufelreihe lenkt deswegen an der
Nabe weniger um als im Gehäusebereich, um nabenseitige Ablösungen zu verhindern.
Der Auslegungspunkt liegt in Abb. 7.12 allerdings kurz vor einem Anstieg von ω norm ,
was Ablösegefahr an der Nabe vermuten lässt. In der Tat wurde in den c p -Verläufen in
Kap. 7.3.2 eine Abflachung in der 2. Schaufelreihe festgestellt, was auf Ablösungsphänomene
hindeutet. Die Ergebnisse dort zeigten, dass die nabenseitige Ablösung bei kleinster
Störung (2. Schaufelreihe im Nachlauf der 1.) am weitesten nach hinten geschoben
werden konnte und sich somit der höchste Druckaufbau ergab.
Aus der Forderung nach Kompaktheit folgt eine möglichst kleine Länge des Radialdiffusors.
Beim Tandem-Deswirler wurde diese Länge des schaufellosen Raums gegenüber
der gekürzten Diffusorkonfiguration nur geringfügig verkleinert. Die Ursache dafür ist
in der nicht bekannten Stromaufwirkung der Deswirler Schaufeln auf den Diffusor zu
finden. So könnte eine zu nahe Beschaufelung die Diffusorströmung bis in den Halsquerschnitt
stören. Die Erweiterung der Pumpgrenze, die im Vergleich zur nominalen
Diffusorkonfiguration gefunden wurde, könnte wieder verloren gehen. Zu diesem Thema
sind weitergehende numerische und experimentelle Untersuchungen notwendig. Ausgehend
von diesen Erkenntnissen stellt der schaufellose Raum des Tandem-Deswirlers ein
Potential dar, den Gesamtdurchmesser der Radialverdichterstufe um weitere 8 %-Punkte
zu reduzieren.
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