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4.1 Kreisprozesssimulation
Wie in Kap. 3.1.1 beschrieben ist, wurden im Radialverdichterprüfstand Abzapfmassenströme
simuliert und gemessen. So werden im Nominalbetriebspunkt zwischen Impeller
und Diffusor 2.65 % nach vorne und 0.5 % nach hinten abgesaugt. Diese Luftmassenströme
wurden den sekundären Luftmassenströmen im Triebwerk zugeordnet. Die 2.65 %
nach vorne wurden als Teil der 6 % Kühlluftmassenstrom des Hochdruckturbinenstators
definiert. Die 0.5 % Abzapfmassenstrom nach hinten entsprechen im Modell der Leckage
vom Hochdruckradialverdichter zum hinteren Austritt des Triebwerks. Dies entspricht
einem realistischen Wert nach Kurzke (2007).
Die Korrelationen für Einlauf, Brennkammer, Zwangsmischer, Düse und Strömungskanälen
sowie Hilfsgeräteantrieben wurden der Literatur (Kurzke (2007); Walsh und
Fletcher (1998)) entnommen. Die genauen Werte und Graphen dazu sind in Anhang B
gegeben.
4.1.2.3 Implementierung der Radialverdichterstufe
Das im Rahmen dieser Studie auf dem Prüfstand aus Kap. 3.1 gemessene Radialverdichterkennfeld
wurde in das GasTurb-Modell implementiert. Druckverhältnis, Massenstrom,
Wirkungsgrad und Drehzahl wurden ohne Skalierung übernommen. Die gemessene
Konfiguration entspricht den Nominalbedingungen entsprechend Kap. 3.2.1. Sie dient
als Basis zur Untersuchung der Variationen. Die Eintrittsbedingungen wurden über die
Reynoldszahlabhängigkeit berücksichtigt. Die Radialverdichterstufe bestimmt somit die
wesentlichen Randbedingnungen des Triebwerkmodells.
Das Radialverdichterkennfeld wurde mittels des Programms Smooth C aus dem Gas-
Turb-Paket aufbereitet. Dazu führt Smooth C die parabolische Hilfskoordinate β im
Verdichterkennfeld ein. Abb. 4.4 zeigt die normierten Messpunkte des Radialverdichterkennfeldes,
über denen die parabolischen β-Linien verlaufen. Das Problem der Mehrdeutigkeit
bei senkrechten oder waagerechten Kennlinien wird mit Hilfe von β gelöst.
Jedem Schnittpunkt ist ein eindeutiges Wertepaar zugeordnet. Die insgesamt 30 Linien
reichen von der Pumpgrenze bis zur Schluckgrenze. Da der Bereich niedriger Druckverhältnisse
bei hohen Drehzahlen für die Simulation nicht relevant ist, wurden die β-Linien
dort zu höheren Druckverhältnissen verschoben, um eine höhere Dichte zu erreichen.
In Smooth C wurden die Verläufe von Druckverhältnis, Massenstrom, Drehzahl und
Wirkungsgrad im Rahmen der Messunsicherheiten geglättet. Da die Messpunkte an
der Pumpgrenze nach Kap. 3.2.1 mit einem größeren Impellerschaufelspalt gemessen
wurden, wurden diese Punkte nach der gemessenen Korrelation aus Kap. 5.2.1 korrigiert.
Das so aufbereitete Radialverdichterkennfeld gilt für eine bestimmte Reynoldszahl bei
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