Dokument 1.pdf - RWTH Aachen University

2.1 Strömungsmechanik
Öffnungswinkel divergence angle 2θ
Keilwinkel leading edge angle β 22
Längenverhältnis length-width ratio LW R = L/h th
Öffnungsverhältnis area ratio AR = h 3 /h th
Seitenverhältnis aspect ratio AS = b th /h th
Radiusverhältnis radius ratio r 22 /r 21
Tab. 2.1: Geometrische Kennzahlen eines Kanaldiffusors
1. Der Keilschaufeldiffusor (siehe Abb. 2.1) besteht aus einzelnen keilförmigen
Schaufeln, die den Diffusorkanal bilden. Die beiden Schaufelseiten sind gerade und
bilden einen konstanten Schaufelwinkel. Die Hinterkanten der Keilschaufeln sind
vergleichsweise dick und stumpf, weisen aber aufgrund der kleinen Machzahlen
keinen großen Totaldruckverlust auf.
2. Bei einem Keilschaufeldiffusor mit sehr dicken Schaufeln spricht man von einem
Vane-Island-Diffusor. Die Querschnittsfläche der Schaufeln kann in diesem Fall
die Fläche der Kanäle erreichen.
3. Der Röhrendiffusor, im Folgendem Pipe-Diffusor genannt, besteht aus runden
Kanälen mit einer speziellen Eintrittsgeometrie, die dem Fertigungsverfahren geschuldet
ist. Ein Pipe-Diffusor ist Gegenstand dieser Studie und wird dementsprechend
in Kap. 2.2 näher behandelt.
4. Der sogenannte aerodynamische Diffusor besteht aus gekrümmten Schaufeln. Hier
wird je nach Bauweise versucht, die Vorteile eines schaufellosen und beschaufelten
Diffusors zu verbinden. Der aerodynamische Diffusor kann demnach als Hybride
angesehen werden.
Allen beschaufelten Diffusoren ist die Nomenklatur der Geometrie aus Abb. 2.1 gemeinsam.
Aus diesen geometrischen Größen werden dimensionslose Kennzahlen gebildet, die
in Tab. 2.1 gegeben sind. Diese Kennzahlen werden in Hinsicht auf verschiedene Auslegungsziele
variiert. Zunächst ist hier ein möglichst gutes aerodynamische Verhalten
und damit ein hoher Radialverdichterwirkungsgrad wichtig. Dem stehen eventuell die
Anwendungsforderungen entgegen. Besonders bei Triebwerken ist hier die Kompaktheit
und folglich ein kleiner Stufendurchmesser zu nennen. Nicht zuletzt spielen Fertigungsund
Materialkosten eine Rolle, was einfache Geometrien mit wenigen Schaufeln erfordert.
Die aerodynamische Randbedingung eines beschaufelten Diffusors ist einerseits die
Anströmung mit Machzahl, Winkelinzidenz und dem Eintrittsprofil. Der Einfluss der
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