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Kaskaden- und Versuchsturbinenergebnisse bis zu diesem Punkt sowie einer weiteren, dreistufigen
triebwerksnahen Turbine wurde von Raab et al. geliefert [58]. Auf der LISA-Versuchsturbine
wurden noch weitere Konturierungen untersucht. Eine zweite Generation zeigte eine geringere
Wirkungsgradsteigerung von etwa 0,3 %, was unter anderem auf die Verwendung der sekundären
kinetischen Energie (SKE) als Zielparameter während der automatischen Auslegung
zurückgeführt wurde [193]. Weiterhin wurde der Einfluss von Lufteindüsung an der Nabe untersucht,
dem sogenannten Purge Flow. Ohne Berücksichtigung während der Auslegung stieg
mit Konturierung die Sensitivität des Rotors gegenüber der eingedüsten Luftmenge [194]. Bei
Berücksichtigung während der Auslegung jedoch konnte eine reduzierte Sensitivität demonstriert
werden [195, 196].
Abschließend ist noch eine Serie von Veröffentlichungen zu nennen, die aus einer Zusammenarbeit
von Pratt & Whitney und der kanadischen Carleton University hervorgegangen sind. Es
handelt sich hierbei um eine lineare Niedergeschwindigkeitskaskade, an der verschiedene Profiltypen
mit und ohne 3D-Endwand sowohl numerisch als auch experimentell untersucht wurden.
Erste Ergebnisse aus dem Jahr 2007 zeigten, dass die Konturierung bei dem hochbelasteten
Profil mit der stärksten Umlenkung im vorderen Schaufelbereich die größte relative Verlustreduktion
erzielte [197]. Spätere detaillierte Untersuchungen bestätigten dieses Resultat auch für
andere Reynoldszahlen [198, 199]. Weiterführende Untersuchungen an einer linearen Hochgeschwindigkeitskaskade,
zeigten ebenfalls eine Reduktion der ausgemischten Totaldruckverluste,
jedoch in geringerem Maß [55].
A.2 Eigenschaften
Zusätzlich zu den in Abschnitt 7.1.2 genannten Eigenschaften existieren einige weitere relevante
Aspekte bei der Anwendung von nicht-achsensymmetrischer Endwankonturierung in Axialturbinen.
So erzielt eine für einen bestimmten Betriebsbereich ausgelegte Konturierung auch in
anderen Betriebspunkten noch qualitative Verbesserungen [47, 60, 200]. Der Betrag der Verbesserung
hängt dabei von der Höhe der Reynoldszahl [58] sowie der Machzahl [200] ab.
Durch nicht-achsensymmetrische Konturierung lässt sich eine größere Reduktion der Totaldruckverluste
erzielen als durch achsensymmetrische Konturierung [201]. Diese Reduktion fällt
für bestimmte Schaufelprofiltypen höher aus. Ein sogenanntes „Front Load“-Schaufelprofil mit
starker Krümmung im vorderen Bereich der Schaufelsehne ist als besonders begünstigend bekannt
[197]. Außerdem lassen sich die erzielten aerodynamischen Verbesserungen durch gleichzeitige
Modifikation von Annulus- und Schaufelgeometrie weiter steigern [183, 202]. Zusätzlich
zur Profilierung werden Änderungen im Bereich der Schaufelvorderkante, der radialen Auffädelung
sowie des Staffelungswinkels der Schaufelprofile in mehreren Publikationen angesprochen.
Die Effekte der einzelnen Maßnahmen sind allerdings nicht additiv, sondern es findet
eine gegenseitige Beeinflussung statt. Weiterhin kann eine Konturierung nicht nur zur reinen
Verlustreduktion bzw. Wirkungsgradsteigerung eingesetzt werden. Weitere Möglichkeiten sind
die Erhöhung der aerodynamischen Robustheit gegenüber Leckageströmungen [195, 196, 203]
oder eine vorteilhafte Gestaltung der Wärmeübertragung [204–206].
Da die eigentlichen Zielgrößen Druckverlust und Stufenwirkungsgrad bzw. deren Änderung
bis vor einigen Jahren nicht mit ausreichender Zuverlässigkeit vorhergesagt werden konnten,
wurden verschiedene andere Parameter betrachtet. Weit verbreitet ist SKE, welche als Maß für
den Einfluss der durch die Konturierung zu beeinflussenden Sekundärströmung dient. Wird das
Skalarprodukt von SKE und Helizität berücksichtigt, ist von SKEH die Rede. Grundlage der
A.2. Eigenschaften 117