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5.3 Detaillierte Strömungsuntersuchung
klärt werden, dass das energiearme Fluid an der Frontseite nicht mehr durch die frontseitige
Abzapfluft abgesaugt wird. Das Fluid der Spaltströmung aus dem Impeller blockiert
die Hauptströmung und verschiebt sie Richtung Kanalmitte. Numerische Untersuchungen
(Kunte et al. (2013)) haben gezeigt, dass sich auch der durch die ridge induzierte
Wirbel verstärkt. Im Gegensatz dazu lassen sich diese Phänomene an der Rückseite nicht
feststellen, wobei beachtet werden muss, dass hier mit 0.5%ABL nur 1/5 im Vergleich
zu 2.65 % FBL im Nominalfall abgesaugt wird.
5.3.2 Die Lage der Ablösung im Diffusorkanal
In Abb. 5.9 sind PIV-Messungen im Diffusorkanal bei 50 % Kanalhöhe dargestellt. Das
normierte reduzierte Geschwindigkeitsfeld sowie Stromlinien (weiß) werden gezeigt. Es
sind alle drei Messfenster vom Halsquerschnitt bis zum Austritt integriert (Vergleiche
hierzu Anhang A.2.3).
Bei Nominalbedingungen in Abb. 5.9a wurden zwei Phänomene beobachtet. Es bildet
sich im Diffusorkanal eine Struktur mit einer Hauptströmung und einer Ablösung aus.
Die Hauptströmung (1) verläuft bis zum Austritt entlang der Saugseite des Diffusorkanals.
Dem gegenüber befindet sich auf der Druckseite des Diffusorkanals ein ausgeprägtes
Ablösegebiet (2), teilweise mit Rückströmung. Die Aufteilung von Hauptströmung und
Ablösung ist schon im mittleren Fenster in Abb. 5.9a zu erkennen. Dies lässt darauf
schließen, dass der Ablösepunkt der Strömung schon im ersten Drittel des Diffusorkanals
auftritt. Numerische Simulationen in Grates (2009) und Kunte et al. (2013) bestätigen
diese These.
Auch konventionelle pneumatische Dreilochsondenmessungen am Austritt des Diffusors
in Messebene 28b in Abb. 5.10a zeigen die Struktur der Hauptströmung und Ablösung.
Die Hauptströmung (1) mit einer maximalen Machzahl von 0.34 befindet sich an der
Saugseite in der Ecke zur Frontseite des Diffusors. Die Ablösung mit Machzahlen unter
0.05, unter der keine sinnvolle Sondenmessung mehr möglich ist, nimmt die Hälfte des
Strömungskanals ein. Dieses Gebiet wird zur Diffusor-Rückseite größer und beinhaltet
Wirbel mit Rückströmungen, wie die PIV-Messungen zeigten.
Bei der vorliegenden geometrischen Diffusorkonfiguration konnte diese Anordnung von
Hauptströmung und Ablösung bei allen Parameterkonfigurationen und über den gesamten
Betriebsbereich beobachtet werden. Alle Messungen bestätigen die Ablösung auf
der Druckseite, so dass davon ausgegangen werden muss, dass das Strömungsphänomen
im Betriebsbereich der Radialverdichterstufe sehr stabil ist. Im Gegensatz dazu zeigen
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