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2 Diffusorsysteme für Radialverdichter in Triebwerken
Rothstein (1984) um den Einfluss des Umfangswinkels α u der Strömung. Es wurde für
den Parameter
r eq
b =
r m
cos(α u ) · b
(2.5)
eine Korrelation ermittelt. Geometrien mit Werten
von r eq /b von unter 1.6 neigen zur nabenseitigen
Ablösung mit stark anwachsenden Totaldruckverlusten,
während die Totaldruckverluste
für r eq /b > 3 aufgrund der längeren Strömungskanäle
und damit erhöhten Reibungsverluste
leicht ansteigend sind. Die Korrelation sagt
neben dem Zusammenhang von Krümmungsradius
zu Kanalbreite aus, dass für flachere Anströmwinkel
kleinere Krümmungsradien möglich sind.
Die Ursache dafür ist die längere Lauflänge und
damit geringere Belastung der Strömung über die
Krümmung.
Abb. 2.5: Parametrisierung
Umlenkkanals
eines
Für Anwendungen in kleinen Turbojettriebwerken mit Umlenkungen von 90 ◦ zwischen
Radialdiffusor und Brennkammer stellen Elliott und Exley (1990) eine Korrelation auf.
Die untersuchten Krümmungsradien sind sehr klein. Demzufolge tritt nabenseitige Ablösung
auf, die die Anströmung zum stromab liegenden Axialgitter verschlechtert. In
diesen Auslegungen steht eine kleine Triebwerksfrontfläche klar im Vordergrund. Neuere
Auslegungen z. B. nach Orth et al. (2002) zeigen Krümmungsradien nach der Korrelation
von Japikse und Baines (1998).
Änderungen der Flächenverteilung b 2 /b 1 zeigten bei Nippert (1929) keine Verbesserungen.
Diffusion in der Krümmung begünstigt nabenseitige Ablösung stark. Beschleunigung
vergrößert Reibungsverluste und ist aus Anwendungssicht im Diffusionsteil eines
Radialverdichters nicht sinnvoll.
Das radiale Anströmprofil über die Kanalhöhe b zur Kanalkrümmung wurde von Fister
(1986) untersucht. Ist das Maximum der Geschwindigkeitsverteilung der Anströmung
zum Innenradius der Krümmung hin verschoben, so ergeben sich um 20 % kleinere Verlustbeiwerte,
während eine Verschiebung zum Außenradius 40 % mehr Verlust erzeugt.
Nachlaufdellen erzeugen im Vergleich zu homogener Anströmung 10 % mehr Totaldruckverlust.
Weiterführend wurden für spezielle Anwendungen von Oh et al. (2005) und
Haidar (1995) numerische Untersuchungen zur Optimierung von r m /b durchgeführt.
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