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2.3 Rückführsysteme für Radialverdichter
Die Relativposition der Schaufelreihen zueinander lässt sich durch die Überlappung
Δx 1 /Δx 2 und das relative Teilungsverhältnis t 2 /t 1 parametrisieren. Die folgenden Effekte
lassen sich feststellen:
1. Der Totaldruckverlust ist bei großen Werten t 2 /t 1 am kleinsten. Folglich nähert
sich die Saugseite der 2. Schaufel der Druckseite der 1. Schaufel an.
2. Der Totaldruckverlust sinkt für kleine Werte von Δx 1 /Δx 2 . Eine kleine Überlappung
der Schaufelreihen ist also anzustreben; in manchen Fällen zeigen sich die
besten Ergebnisse jedoch bei Δx 1 /Δx 2 = 0 oder sogar < 0, was einem Axialspalt
zwischen den Schaufelreihen entspricht.
3. Das Verhältnis der Schaufelbelastungen, ausgedrückt durch das Umlenkungsverhältnis
(α 1,1 − α 1,2 )/(α 2,1 − α 2,2 ), hat einen Einfluss erster Ordnung auf den Totaldruckverlust.
Generell ist ein Verhältnis in der Nähe gleicher Schaufelbelastung
anzustreben.
Die lokalen Strömungsverhältnisse zwischen der Vorderkante der 2. Reihe und der Hinterkante
der 1. Reihe haben entscheidende Bedeutung auf die Strömungsverhältnisse
und damit Totaldruckverluste der gesamten Beschaufelung. Durch die Annäherung der
Saugseite der 2. Schaufel an die Druckseite der 1. Schaufel werden nach Falla (2004)
zwei Effekte ausgelöst. Erstens wird die Strömung an der Saugseite der 2. Schaufel besser
um diese geführt. Dadurch wird eine Ablösung an der Saugseite verhindert oder verzögert.
Die Umlenkung wird erhöht und ein durch Ablösung induzierter Totaldruckverlust
reduziert. Zweitens erhöht sich die Belastung der 1. Schaufelreihe. Durch die Stromaufwirkung
der Vorderkante der 2. Schaufel erhöht sich der Druck an der Druckseite der 1.
Schaufel.
Schließlich lässt sich festhalten, dass die Auslegung von 1. und 2. Schaufel genau aufeinander
abgestimmt werden muss. Das betrifft nicht nur die relative Position und die
Metallwinkel, sondern auch Winkel- und Dickenverteilungen über die Schaufelsehnenlänge.
So spielt z. B. eine große Rolle, ob sich der Kanal im Zwischenraum der Saugseite
der 2. Schaufel und Druckseite der 1. Schaufel divergiert oder konvergiert. Demzufolge
erhöhen sich die Anzahl der Geometrieparameter und die zu beachtenden aerodynamischen
Einflüsse bei der Auslegung.
Der Einfluss im Gesamtsystem Triebwerk muss zusätzlich beachtet werden. So ist eine
Betrachtung bezüglich von Gewicht und Teileanzahl notwendig, die sich durch zwei
Schaufelreihen statt einer verändern können. Weiterhin kann sich der Konstruktionsund
Fertigungsaufwand besonders bei überlappender Geometrie erhöhen. Andererseits
würde eine Erhöhung des Stufendruckverhältnisses durch Tandem-Gitter eine Reduzierung
der Stufenanzahl erlauben.
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