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erfolgreiche Auslegung der Konturierung ausreichende Genauigkeit erlangt. Es ist dem Autor<br />
keine Studie aus den letzten fünf Jahren bekannt, in der einer numerisch bestimmten Verlustreduktion<br />
eine experimentell ermittelte Verluststeigerung gegenüber stand.<br />
7.1.3 Konturierung in Axialverdichtern<br />
Im Vergleich zu Turbinen ist bei Axialverdichtern der Wissensstand über den Nutzen und mögliche<br />
Anwendungsstrategien der Annuluskonturierung weniger umfangreich. In den letzten Jahren<br />
wurde allerdings eine Anzahl von Studien veröffentlicht, die den Schluss nahelegen, dass<br />
dieses Auslegungsmerkmal auch in Verdichtern zur Verbesserung der aerodynamischen Eigenschaften<br />
eingesetzt werden kann. In Analogie zu Abschnitt 7.1.2 soll daher an dieser Stelle<br />
ein Überblick über die publizierten Forschungsbeiträge sowie eine Aufzählung der relevanten<br />
Eigenschaften gegeben werden.<br />
Entwicklung<br />
In der Literatur sind neben Untersuchungen zur 3D-Profilierung einige Arbeiten zu finden, deren<br />
Fokus auf der achsensymmetrischen Konturierung des Annulus von Axialverdichtern liegt.<br />
Neben der Auslegungsmethodik haben sie mit der nicht-achsensymmetrischen Variante die genauere<br />
Betrachtung der Naben- und Gehäusegeometrie innerhalb der Schaufelpassage gemeinsam<br />
und sollen deswegen an dieser Stelle erwähnt werden. Als eine der frühesten Arbeiten<br />
ist die Untersuchung von Hoeger et al. zu nennen [64, 65]. Anhand einer linearen Hochgeschwindigkeitskaskade<br />
wird numerisch und experimentell gezeigt, dass sich durch eine Konturierung<br />
die Totaldruckverluste in Wandnähe reduzieren lassen. Becker et al. modifizierten die<br />
Annuluskontur als Teil eines automatischen Auslegungssystems [66]. Der genaue Beitrag der<br />
Konturierung an der gesamten Wirkungsgradsteigerung ist allerdings aufgrund der gleichzeitigen<br />
Variation der Schaufelgeometrie nicht bestimmbar. Dies gilt auch für das Austrittsleitrad<br />
eines Fans, das von Endicott und Sonoda numerisch untersucht wurde [67, 68]. Durch kombinierte<br />
Schaufel- und Endwandmodifikation sagen sie eine Verlustreduktion von 20 % vorher.<br />
Kröger et al. konzentrierten sich auf die achsensymmetrische Gehäusekonturierung von Rotoren<br />
[69–71]. Hier war die Beeinflussung des Schaufelspitzenwirbels der maßgebliche Effekt der<br />
Konturierung. In manchen Aspekten entspricht die Konturierung damit einer Gehäusestrukturierung,<br />
worauf in Abschnitt 7.2 weiter eingegangen wird. Als erfolgreich können die Arbeiten<br />
von Dorfner und Hergt bezeichnet werden. Zunächst wurde das in ähnlicher Form auch von<br />
Becker et al. und Kröger et al. verwendete automatische Auslegungssystem des DLR erweitert,<br />
um auch nicht-achsensymmetrische Annuluskonturen erzeugen zu können. Erste numerische Ergebnisse<br />
zeigten bereits anhand eines Stators die Fähigkeit zur Unterdückung von wandnahen<br />
Ablösegebieten [72]. Diese Arbeit stellt auch die erste dem Autor bekannte Veröffentlichung zur<br />
Anwendung von 3D-Profilierung in einem Axialverdichter dar. Das daraufhin vorgestellte nichtachsensymmetrische<br />
Konturierungskonzept unterscheidet sich in seiner Geometrie deutlich von<br />
anderen Profilierungen [73]. Die Konturierung ist in Abb. 7.1b gezeigt und hat eine von den Autoren<br />
als „Aerodynamic Separator“ bezeichnete Wirkungsweise. Über das Zusammenspiel einer<br />
Ablösekante in Umfangsrichtung und eines in Hauptströmungsrichtung verlaufenden Wirbels<br />
wird die Querkanalströmung beeinflusst und so der Druckverlust reduziert. Versuche an einer<br />
linearen Hochgeschwindigkeitskaskade bestätigten qualitativ die numerisch vorhergesagte Verlustreduktion<br />
[74]. Während sich der Betrag der vorhergesagten Verlustreduktion als zu optimistisch<br />
erwies, stimmte die durch die Konturierung bewirkte qualitative Änderung der radialen<br />
7.1. Endwandkonturierung 25