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CT-Kavität
Leitschaufeln
Gehäuse
Rotor-Drehrichtung
✒ (a) Meridionalansicht
Rotor-Schaufel
Nabe
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Leitschaufeln
(b) Ansicht von oben
Abbildung 7.3.: Skizze eines Rotors mit Recessed Vane-CT.
Axialnuten
Die Gehäusestrukturierungen dieses Typs bestehen aus einer Anzahl von in Umfangsrichtung
gleichmäßig angeordneten Schlitzen oder Nuten. Anhand der Skizze in Abb. 7.2 werden die
verschiedenen Geometrieparameter verdeutlicht. In der Meridionalansicht sind die Nuten rechteckig
oder halbrund, in der Draufsicht wird meist ein rechteckiger Grundriss gewählt. Die axiale
Baulänge entspricht in etwa der axialen Sehnenlänge der Rotorspitze, mit einer Überlappung
von ca. 30 %. Die Zahl der Nuten ist in der Regel ein Vielfaches der Rotorschaufelzahl, drei bis
vier Nuten pro Rotorpassage ist ein typischer Wert. Weiterhin von Relevanz sind das Verhältnis
von „offener“ zu „geschlossener“ Gehäusefläche (auch als Porosität bezeichnet) sowie der Staffelungswinkel
der Nuten in der Draufsicht. Eine Neigung der Nuten in Rotordrehrichtung wird
oft der rein radialen Anordnung vorgezogen. Ferner besteht die Möglichkeit, alle Nuten durch
ein Plenum zu verbinden. Axialnuten stellen die CT-Bauform mit den meisten aktuellen Veröffentlichungen
dar. Experimentelle und numerische Studien im subsonischen Bereich existieren
sowohl für Niedergeschwindigkeits- [111–114] als auch für Hochgeschwindigkeitsverdichter
[103, 115–119]. Für transsonische Axialverdichter mit Axialnuten wurden mehrere ausschließlich
numerische Arbeiten veröffentlicht, die sich in erster Linie mit Fragen der Auslegung beschäftigen
[100, 120–124]. Die ausschließlich experimentellen Studien konzentrieren sich eher
auf die Wechselwirkung zwischen CT und Rotor sowie die Wirkmechanismen [101, 106, 125–
127]. Schließlich sind noch die Veröffentlichungen zu transsonischen Verdichtern zu nennen,
die sowohl experimentelle als auch numerische Ergebnisse präsentieren [105, 128–134]. Diese
Publikationen geben umfassendere Einblicke in die Funktionsweise von Axialnuten als rein experimentelle
oder rein numerische Studien und erlauben darüber hinaus Rückschlüsse auf die
Tauglichkeit von RANS-CFD zur Auslegung von Gehäusestrukturierungen. Auf letzteren Aspekt
wird in Abschnitt 7.2.3 weiter eingegangen.
Recessed Vane
Wie schon durch die Namensgebung angedeutet und in Abb. 7.3 skizziert, handelt es sich hier
um in die Gehäusekontur eingelassene Leitschaufeln, die das über dem Rotor entnommene Fluid
umlenken und gezielt in den Hauptströmungskanal zurückführen sollen. In Analogie zu den
Axialnuten ist die Anzahl der Leitschaufeln ein Vielfaches der Zahl der Rotorschaufeln. Sie haben
eine kleinere Sehnenlänge als der Rotor und sind stromauf der Rotorvorderkante positioniert.
30 7. Stand der Forschung