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5.3 Detaillierte Strömungsuntersuchung
Die Blockage im Diffusorhalsquerschnitt, die das
Anströmprofil generiert, wird in der vorliegenden
Studie mittels des Blockage-Faktors B nach Runstadler
und Dolan (1975) und Kenny (1970) aus
Gl. (2.4) bewertet. Die Blockage ist ein Maß für
die Inhomogenität der Anströmung. Für die nominale
Konfiguration wurde B =0.095 berechnet.
Der absolute Wert ist nicht mit der Literatur vergleichbar,
da Messebenen und -techniken unterschiedlich
sind. Relative Aussagen sind hingegen
mögich.
So steigt für deaktivierte Zapfluft die Blockage B
um 10 % auf 0.1051. Nach den allgemeinen Diffusormessungen
von Runstadler und Dolan (1975)
bedeutet diese Erhöhung von B einen Rückgang
des statischen Druckrückgewinnungskoeffizienten
von Δc p =0.02. Hierbei wurde ein Diffusor mit
einem Höhen-Seiten-Verhältnis von 1 und einer
Anströmmachzahl von 1 angenommen, was dem Abb. 5.11: Diffusor c p und ω
untersuchten Diffusor vergleichbar ist. Die vorliegende
Messung aus Abb. 5.11 ergibt Δc p =0.03.
In erster Größenordnung stimmt folglich die Messung mit der Literaturabschätzung
überein. Für den größeren Impellerschaufelspalt jedoch ergibt sich für B eine Reduktion
auf 0.0904, so dass in diesem Fall die Homogenität des Anströmprofils generell nicht ursächlich
für den niedrigeren statischen Druckaufbau ist. Mit Hilfe der CFD Simulationen
von Schwarz und Wilkosz in Kunte et al. (2013) wurde hinsichtlich der Verursachung
der Strömungsverluste festgestellt:
1. Impellerschaufelspalt: Impeller und Diffusor sind jeweils zu 50 % für den geringeren
Stufenwirkungsgrad verantwortlich. Der Impeller generiert Verluste durch
die erhöhte Spaltströmung, der Diffusor durch das verdrehte Anströmwinkelprofil.
Dadurch wird eine größere Ablösung induziert. Die Änderung der Anströmung
äußert sich nicht im integralen Wert der Blockage B.
2. Beim Deaktivieren der Zapfluft ändert der Impeller seine Charakteristik nicht. Die
Stromaufwirkung ist vernachlässigbar. Alle Verluste werden durch die verschlechterten
Anströmbedingungen zum Diffusor generiert. Die Blockage B ist erhöht.
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