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1 Einführung
suchshalle des Instituts für Strahlantriebe und Turboarbeitsmaschinen der RWTH Aachen
steht. Büscher und Zachau führten die ersten experimentellen Untersuchungen zur
nominalen Diffusorkonfiguration durch (a). Die vorliegende Studie baut darauf auf und
stellt den Einfluss der Betriebseinflüsse Impellerschaufelspalt, Zapfluft und Reynoldszahl
auf Betriebsverhalten, Strömungsphänomene und Einfluss auf das Triebwerk dar.
Die Messungen zur nominalen Diffusorkonfiguration (a) zeigen, dass im hinteren Teil
des Diffusors nur noch wenig Druckaufbau erzielt wird. Particle Image Velocimetry
(PIV) Messungen weisen nach, dass dort eine Strömungsablösung mit Rückströmung
vorhanden ist. Aus diesem Grund werden die Diffusorschaufeln im hinteren Teil durch
Abdrehen entfernt, was zur gekürzten Diffusorkonfiguration (b) führt. Diese Maßnahme
hat zwei wesentliche Folgen: Erstens wird der Wirkungsgrad der Radialverdichterstufe
verbessert. Zur Darlegung der Ursache dieser Wirkungsgraderhöhung wird anhand von
PIV- und Dreilochsondenmessungen aufgezeigt, wie sich die Ablösung im hinteren Teil
des Diffusors verkleinert. Zweitens verschiebt sich die Pumpgrenze zu kleineren Massenströmen,
was eine Kennfeldverbreiterung bedeutet. Zur Erklärung dieses Phänomens
werden instationäre Wanddruckmessungen herangezogen, die ein geändertes instationäres
Strömungsverhalten im Eintrittsbereich des Pipe Diffusors aufzeigen.
Die dritte Geometrievariation konzentriert sich auf die Deswirlerkomponente. Durch
die Kürzung des Diffusors hat sich dessen Abströmung so verändert, dass der stromab
liegende Deswirler mit 20 ◦ Fehlanströmung beaufschlagt wird. Deswegen wird der Deswirler
als zweireihiges (Tandem) Statorgitter neu ausgelegt, was zur dritten untersuchten
Geometriekonfiguration (c) führt. Dadurch kann eine weitere Wirkungsgradsteigerung
erreicht werden, die in dieser Studie mit integralen und detaillierten Messdaten belegt
und erklärt wird. Weiterhin wird eine Variation der Umfangsposition der zwei Tandem
Schaufelreihen zueinander präsentiert. Anhand von statischen Druckverläufen auf den
Schaufeln und im Kanal wird die Interaktion aufgezeigt. Ein Vorschlag zur optimalen
Positionierung wird erarbeitet.
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