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zum optimalen Wert. Es kann lediglich verzeichnet werden, dass bei Niedergeschwindigkeitsverdichtern<br />
eine rückwärtige Lage, d.h. stromab von etwa 40 % der axialen Rotorsehne gelegen,<br />
vorteilhaft erscheint, während die veröffentlichte Literatur zu Hochgeschwindigkeitsverdichtern<br />
in der Merhzahl einzelne Umfangsnuten mit einer Positionierung nahe der Rotorvorderkante behandelt.<br />
Die Erweiterung des Arbeitsbereiches ist mit einer einzelnen Umfangsnut geringer als<br />
mit mehreren Umfangsnuten. Bezogen auf die relative Grösse der Nut, auf die in Abschnitt 7.2.3<br />
näher eingegangen wird, übertrifft die einzelne Umfangsnut jedoch alle anderen CT-Varianten.<br />
Der kleine benötigte Bauraum macht diese CT-Variante daher aus konstruktiver Sicht attraktiv.<br />
Da die vorliegende Arbeit auch nicht-aerodynamische Gesichtspunkte berücksichtigt, wurde<br />
aus diesem Grund eine einzelne Umfangsnut als zu behandelnde Gehäusestrukturierung ausgewählt.<br />
Andere Bauformen<br />
Es sind auch Varianten bekannt, bei denen eine Nut in der Schaufel eingebracht wird und die<br />
einen ähnlichen Effekt auf die Leistungskennwerte des Verdichters zu haben scheinen [119,<br />
166]. Diese Bauformen sollen hier jedoch nur der Vollständigkeit halber erwähnt und nicht<br />
weiter vertieft werden.<br />
7.2.2 Wirkungsweise<br />
Die mit Gehäusestrukturierung maximal erreichbare Pumpgrenze und die Wirkungsgradänderung<br />
eines Verdichters hängen nicht nur von der Art des Strukturierung und einer günstigen<br />
Wahl der CT-Entwurfsparameter ab. Der zu behandelnde Verdichter muss bestimmte Voraussetzungen<br />
erfüllen, um in der gewünschten Weise auf die Strukturierung zu reagieren. So muss sich<br />
der Versagensmechanismus des Rotor im Blattspitzenbereich befinden. Ein solcher Rotor wird als<br />
„spitzenkritisch“ oder „Tip Staller“ bezeichnet. Weiterhin ist der genaue Versagensmechanismus<br />
von Bedeutung. Greitzer et al. zeigten, dass ein dort als „Wall Stall“ bezeichneter Mechanismus<br />
wesentlich empfänglicher für CT ist als „Blade Stall“ [111]. Die Terminologie hat sich im Lauf<br />
der Zeit geändert, so dass man heute von „Modal Type“ und „Spike Type“ Stall spricht, wie<br />
bereits in Abschnitt 5 ausgeführt. Verdichter, die „Spike Type“ Stall aufweisen, reagieren sensitiver<br />
auf eine Gehäusestrukturierung als solche mit einem „Modal Type“ Versagensmechanismus<br />
[163]. Eine weitere Möglichkeit der Einteilung sind die von Wilke vorgeschlagenen Parameter,<br />
die die Anteile des Rotorspaltwirbels, einer abgelösten Schaufelgrenzschicht sowie des (soweit<br />
vorhandenen) Verdichtungsstoßes am Versagen des Rotors quantifizieren sollen [130, 167].<br />
Allen Gehäusestrukturierungen gemeinsam ist eine gezielte Umverteilung von wandnahem Fluid.<br />
Dies wird in der Regel über eine lokale Vergrößerung des Rotorspaltes erreicht. Damit erhöht<br />
sich notwendigerweise der Leckagemassenstrom durch den Rotorspalt. Die hiermit einhergehenden<br />
zusätzlichen Druckverluste sowohl in der Gehäusestrukturierung als auch in den Mischungszonen<br />
mit der Rotorströmung können als Erklärung für den inhärenten Wirkungsgradverlust vieler<br />
Gehäusestrukturierungen dienen. Laut Hathaway wird nur dann keine Verringerung des Wirkungsgrades<br />
auftreten, wenn durch die Strukturierung ein Verlustmechanismus im Rotor soweit<br />
reduziert werden kann, dass der negative Effekt der erhöhten Leckage kompensiert wird [99].<br />
Zu den jeweiligen Wirkmechanismen der verschiedenen CT-Bauformen wurden umfangreiche<br />
Studien durchgeführt. Es existieren verschiedene Erklärungsansätze, die hier kurz genannt werden<br />
sollen. Für umfangssymmetrische Strukturierungen wurden eine Segmentierung [149] bzw.<br />
Umlenkung [104] des Rotorspaltwirbels genannt sowie eine Inzidenz-Verringerung im Bereich<br />
7.2. Gehäusestrukturierung 33