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2.3 Rückführsysteme für Radialverdichter
Bei diesen Überlegungen stehen dem aerodynamischen Optimum die Forderungen nach
Kompaktheit und geringem Fertigungsaufwand entgegen.
2.3.1 Kanalkrümmung
In der Literatur wurden umfangreiche Untersuchungen zur Krümmung von Kanälen
durchgeführt. Als Zielparameter diente dabei die Minimierung des Totaldruckverlustbeiwertes
ω. Die Einflüsse lassen sich mit Hilfe der Parametrisierung in Abb. 2.5 folgendermaßen
zusammenfassen:
1. Geometrische Einflüsse
a) Das Verhältnis des Krümmungsradius’ zur Kanalbreite r m /b: Bei zu kleinen
Werten ist die nabenseitige Belastung zu groß und die Strömung löst ab. Bei
zu großen Werten nimmt die relative Kanallänge und damit der Reibungsverlust
zu.
b) Das Verhältnis von Austritts- zu Eintrittsfläche, ausgedrückt durch b 2 /b 1 :
Verzögerung oder Beschleunigung beeinflussen die Strömungsbelastung.
Meist wird jedoch ein b 2 /b 1 = 1 eingehalten.
c) Der Umlenkwinkel α b .
2. Einfluss der Anströmung
a) Der Umfangswinkel α u der Strömung: Ist der Anströmwinkel nicht mehr radial,
sondern wird in Umfangsrichtung flacher, so erhöht sich die Weglänge
der Strömung über die Kanalkrümmung. Dadurch ist die Belastung geringer,
jedoch steigen die Reibungsverluste an.
b) Das Anströmprofil über die Kanalhöhe: Besonders an der Nabe ist der Zustand
der Grenzschicht zu beachten. Eine z. B. durch die Diffusion im Radialdiffusor
belastete Grenzschicht erhöht die Ablösegefahr.
Nippert (1929) untersuchte experimentell 90 ◦ -Krümmungen von Wasserkanälen mit
rechteckigem Querschnitt. Er fand heraus, dass für Werte von r m /b > 3.5 keine Ablösung
auftritt und die Reibungsverluste überwiegen. Für r m /b < 2 tritt nabenseitige
Ablösung auf, die ab r m /b < 1 über 80 % der Totaldruckverluste ausmacht. Japikse
und Baines (1998) erweiterte diese Korrelation für 180 ◦ Umlenkungen mit Daten von
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