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Verlustverteilung gut zwischen CFD und Experiment überein. Weitere experimentelle Untersuchungen,
unter anderem mittels PIV, verdeutlichten die Wirksamkeit der Konturierung bei der
Unterdrückung von Eckenablösung [75].
Harvey und Offord veröffentlichten eine zweiteilige Studie, in der zunächst anhand einer linearen
Niedergeschwindigkeitskaskade einige grundlegende Aspekte einer 3D-Profilierug numerisch
und experimentell untersucht wurden [76]. In einem zweiten, ausschließlich numerischen
Schritt wurden alle Schaufelreihen eines sechsstufigen Hochdruckverdichters mit
3D-Endwandkonturierung ausgestattet [42]. Zusätzlich zum mit 2D-Beschaufelung ausgestatteten
Referenzverdichter und der profilierten Variante wurde auch eine Variante mit 3D-
Schaufelgestaltungsmerkmalen bei der Analyse berücksichtigt. Der Vergleich zeigte, dass die
Konturierung ein vergleichbar hohes Potenzial zur Wirkungsgradsteigerung bietet wie aktuelle
Methoden zur Schaufelgestaltung. Insbesondere bei Statoren mit Eckenablösung ließen sich signifikante
Verlustreduktionen erzielen. Laut den Autoren der Studie ist jedoch nicht klar, wie
eine Konturierung bei modernen Verdichtern zur weiteren Wirkungsgradsteigerung beitragen
kann. Diese Verdichter sind in der Regel mit einer 3D-Beschaufelung ausgestattet und weisen
daher keine oder nur geringe Rückströmungsgebiete auf. Wie im Turbinenbereich ist nicht zu
erwarten, dass sich die positiven Effekte von Konturierung und Profilierung linear addieren lassen.
Vielmehr ist von einer gegenseitigen Beeinflussung auszugehen.
Lu et al. berichteten von einem Forschungsverdichter, dessen Stator in der Referenzkonfiguration
ausgeprägte Rückströmungsgebiete aufweist [77]. In ihrer numerischen Studie konnten sie
zeigen, dass sich diese durch eine Konturierung an Nabe und Gehäuse in ihrer Größe reduzieren
lassen. Der Stufenwirkungsgrad stieg dadurch um etwa ein Prozent. Hu et al. konturierten die
Rotornabe des Verdichters und berichten von einem numerisch bestimmten Wirkungsgradanstieg
von 0,45 % [78].
Lepot et al. veröffentlichten mehrere numerische Studien, in denen Rotornaben mit 2D- und
3D-Profilierungen versehen wurden [79–81]. Obwohl für bestimmte Betriebspunkte leichte Verbesserungen
sichtbar wurden, ist kein signifikanter und konsistenter Anstieg des Stufenwirkungsgrades
über ein ausreichend großes Band von Betriebszuständen zu erkennen, so dass
erst von der angekündigten experimentellen Validierung mehr Klarheit über die tatsächlichen
Verbesserungen erwartet werden kann. Weitere rein numerische Studien wurden von Reising et
al. publiziert [82–86]. Für den Stator eines transsonischen Forschungsverdichters konnten signifikante
Verbesserungen durch die Reduktion von Rückströmungsgebieten gezeigt werden,
die mehr als ein Prozent Erhöhung des Stufenwirkungsgrades bewirkten. Die Nabenkonturierung
des Rotors hingegen zeigte wesentlich geringere Verbesserungen. Eine abschließende
Untersuchung mit instationären Berechnungen kam zu dem Schluss, dass stationäre RANS-CFD
ausreichend für die Auslegung von nicht-achsensymmetrischen Annulusprofilierungen ist.
Abschließend sollen auch die am britischen Whittle Lab durchgeführten Arbeiten an einem beschaufelten
Schwanenhals erwähnt werden, obwohl dort in der Regel im Mittel keine verzögerte,
sondern eine leicht beschleunigte Strömung vorliegt [87, 88]. Der Schwanenhals ist ein
Verbindungkanal zwischen zwei auf unterschiedlichen Wellen angeordneten Verdichtern und
kann daher auch als Teil des Verdichtungssystems gesehen werden. Die Studien zeigten, dass
sich durch die Konturierung bei gleichbleibenden Verlusten ein aggressiveres Design realisieren
ließ, dessen Verhältnis von Radiusänderung zu axialer Baulänge außerhalb des für konventionelle
Kanäle üblichen Parameterrraumes lag. An diesem Beispiel wird zum Einen ein weiteres
Mal die Eignung der 3D-Profilierung zur Unterdrückung von Eckenablösung deutlich, zum Anderen
wird eine nicht nur direkt auf die Verlustreduktion zielende Methode zur Ausnutzung
26 7. Stand der Forschung