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8 Zusammenfassung und Ausblick
Gegenstand dieser Studie ist die experimentelle und numerische Untersuchung von drei
verschiedenen Geometrien des Diffusionssystems einer Radialverdichterstufe. Das Diffusionssystem
bestand aus einem Pipe Diffusor, einer Kanalkrümmung zur Rückführung
in die axiale Richtung und einer stromab liegenden Umlenkbeschaufelung, dem Deswirler.
Ausgehend von der nominalen Diffusorkonfiguration wurde eine radiale Kürzung
des Pipe Diffusors analysiert. Die dritte Konfiguration umfasste einen neu ausgelegten
Deswirler. Die prismatischen Schaufeln im nominalen Fall wurden durch einen Tandem
Deswirler ersetzt, der verwundene Schaufeln in der Kanalkrümmung aufwies.
Die vorliegende Arbeit verfolgte drei Ziele. Erstens wurden die integralen Auswirkungen
auf das Betriebsverhalten und die Effizienz der Radialverdichterstufe aufgezeigt.
Zweitens wurden diese Beobachtungen auf detaillierte Strömungsphänomene im Diffusorkanal
und Deswirler zurückgeführt. Drittens wurde der Einfluss des geänderten Verhaltens
der Radialverdichterstufe auf das Gesamtsystem Triebwerk untersucht. Folgende
zwei Haupteffekte wurden im Rahmen dieser Studie beobachtet und analysiert:
1. Durch die Kürzung des Pipe Diffusors stieg der isentrope adiabate totale Wirkungsgrad
der Radialverdichterstufe um +0.3 %-Punkte. Weiterhin wurde eine Erweiterung
der Pumpgrenze von 10 % bei hohen reduzierten Drehzahlen gemessen.
2. Die Neuauslegung des Deswirlers zu einer Tandem Bauweise brachte weitere
+1 %-Punkte im Wirkungsgrad. Dies bedeutet eine Wirkungsgradverbesserung
von +1.3 %-Punkten im Vergleich zur nominalen Konfiguration. Die Pumpgrenzerweiterung
von 10 % blieb dabei erhalten.
Der untersuchte Radialverdichter ist die letzte Stufe eines Hochdruckverdichters in einem
Turbostrahltriebwerk. Er stammt von der CFE Company, die eine Kooperation von
General Electric Aviation und Allied Signal Inc. (heute Honeywell Aerospace) ist. Im
Triebwerk wird die Radialverdichterstufe nach einem auf der gleichen Welle sitzenden
Axialverdichter eingesetzt. Nach dem Radialverdichter folgt die Brennkammer, was die
Kanalrückführung und einen Deswirler erforderlich macht. Zur Untersuchung der Radialverdichterstufe
wurde am Institut für Strahlantriebe und Turboarbeitsmaschinen der
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