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ziert werden. Entweder kann der massengewichtete Mittelwert der Austrittsmassenstromfunktion<br />
M F Aus entsprechend Gleichung 8.1 vorgeschrieben werden:<br />
M F Aus = ṁAus<br />
<br />
Tt,Aus<br />
P t,Aus<br />
(8.1)<br />
Alternativ kann auch der Wert des statischen Druckes an einer radialen Position angegeben<br />
werden. Welche der beiden Methoden verwendet wird, hängt von den Details der Verdichtergeometrie,<br />
der numerischen Modellbildung sowie der spezifischen Aufgabenstellung ab. In<br />
manchen Fällen ermöglicht die Verwendung der Austrittsmassenstromfunktion konvergierte<br />
Lösungen für höher angedrosselte Betriebszustände als der statische Gegendruck. Allerdings<br />
tendieren bei vorgeschriebener Austrittsmassenstromfunktion die Konvergenzverläufe nahe der<br />
numerischen Stabilitätsgrenze mitunter zu Schwingungen, so dass erst nach sehr vielen Iterationen<br />
entschieden werden kann, ob eine konvergierte Lösung zu erreichen ist oder nicht. In der<br />
Erfahrung des Autors ist es für Untersuchungen, in denen es um die Bestimmmung der numerischen<br />
Stabilitätsgrenze von einstufigen Hochgeschwindigkeitsverdichtern geht, aufgrund der<br />
deutlicher divergierenden Konvergenzverläufe praktikabler, mit vorgeschriebenen Gegendruck<br />
zu operieren. In dieser Arbeit werden beide Methoden verwendet. Konkrete Informationen über<br />
die gewählte Randbedingungen der einzelnen Verdichter sind in Abschnitt 10 zu finden. Für<br />
eine Drehzahllinie wurden mehrere Punkte bei konstanten Eintritts- aber schrittweise variierten<br />
Austrittsrandbedingunen berechnet. Die numerische Stabilitätsgrenze wurde als erreicht angesehen,<br />
wenn auch nach einer zweifachen Halbierung der Schrittweite keine konvergierte Lösung<br />
erzielt werden konnte. Der letzte stabile Betriebspunkt wird im Folgenden als „Nahe Stall“ bezeichnet.<br />
Aus einer Reihe von Gründen kann bei dieser numerisch bestimmmten Stabilitätsgrenze nicht<br />
davon ausgegangen werden, dass es sich hierbei um die gleiche Betriebsgrenze handelt, die<br />
bei einem Prüfstandsversuch ermittelt werden würde [20]. Für eine sichere Vorhersage der<br />
absoluten Lage der Pumpgrenzlinie sind unter anderem die Einflüsse der Modellbildung mit<br />
nur einer Schaufelpassage, des Turbulenzmodells und der stationären Berechnungsmethode zu<br />
groß. Die Simulation von rotierendem Strömungsabriss oder dem instationären Verhalten des<br />
Spaltwirbels ist damit ausgeschlossen. Qualitative Rückschlüsse auf Vergleichsbasis sind jedoch<br />
prinzipiell möglich. Insbesondere im Hinblick auf vergleichende Betrachtungen mit und ohne<br />
Gehäusestrukturierung gibt es zahlreiche Hinweise, dass zwar weder das absolute Maß des<br />
Pumpgrenzabstandes oder der Pumpgrenzveränderung durch HYDRA vorhergesagt, sehr wohl<br />
aber eine für Auslegungszwecke ausreichende qualitative Einordnung vorgenommen werden<br />
kann. Es wird davon ausgegangen, dass das numerische Modell bei ausreichend sorgfältiger Gestaltung<br />
die relevante Strömungstopologie abbildet. Zur Bewertung verschiedener Geometrien<br />
hinsichtlich ihrer Stabilitätserweiterung wird zudem nicht nur der maximal erzielbare Drosselgrad<br />
herangezogen, da diese Größe allein aufgrund der oben genannten Gründe irreführend<br />
sein kann [164]. Vielmehr wird zur Analyse eine Vielzahl von Parametern wie beispielsweise<br />
Diffusionszahlen, Totaldruckverluste sowie Änderungen im Druckaufbau und Umlenkung herangezogen.<br />
8.2 Erzeugung der Rechennetze und Sekundärgeometrie<br />
Die Rechennetze und einige der geometrischen Merkmale des Verdichters wurden mit der Rolls-<br />
Royce-eigenen parametrischen Auslegungs- und Vernetzungssoftware PADRAM (Parametric<br />
8.2. Erzeugung der Rechennetze und Sekundärgeometrie 39