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2 Diffusorsysteme für Radialverdichter
in Triebwerken
2.1 Strömungsmechanik
Ein typischer Radialverdichter, der als letzte Stufe in einem Triebwerk eingesetzt ist,
besteht aus folgenden drei Komponenten: Dem Impeller, einem nachgeschalteten meist
beschaufelten Diffusor und einem Bauteil, mit dessen Hilfe die Strömung der Brennkammer
zugeführt wird. Letztere Komponente beinhaltet eine Kanalumlenkung um 90 ◦
und eine axiale Beschaufelung zur Drallentnahme (im Folgenden Deswirler genannt).
In Abb. 2.1 ist schematisch die Anordnung dieser drei Komponenten in der Radialverdichterstufe
dargestellt. Weiterhin werden die Geschwindigkeitsdreiecke in den Zwischenebenen
gezeigt, die in Ihrer Nomenklatur an die einschlägige Literatur angelehnt sind
(Traupel (1988), Cumpsty (2004), Japikse und Baines (1998) und Aungier (2000)).
Mit Hilfe der Geschwindigkeitsdreiecke wird die spezifische Arbeit des Impellers nach
der eindimensionalen Stromfadentheorie bilanziert. Unter Berücksichtigung der Kontinuitätsgleichung
und Vernachlässigung des Wandreibmoments kann die zugeführte spezifische
Arbeit a mit der Gleichung nach Euler beschrieben werden:
a = c u2 · u 2 − c u1 · u 1 = c2 2 − c 2 1
2
− w2 2 − w 2 1
2
+ u2 2 − u 2 1
2
(2.1)
In Radialverdichtern hat im Gegensatz zu Axialverdichtern die Überführung der Strömung
von kleinen Impellereintritts- zu größeren -austrittsradien eine Erhöhung der zugeführten
spezifischen Arbeit zur Folge. Diese Erhöhung findet im Term u2 2 −u2 1
aus Gl. (2.1)
2
durch die Vergrößerung der Umfangsgeschwindigkeit ihren Ausdruck. Die hohen Arbeitsumsetzungen
bedingen in Ebene 2 eine große absolute Anströmgeschwindigkeit c 2 zum
Diffusor. c 2 liegt für Druckverhältnisse des Radialverdichters im Bereich von π = 3 bis 4
im hohen subsonischen Bereich. Bei noch höherer Leistungsdichte wird die Anströmung
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