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9 Experimentelle Methoden<br />
Dieses Kapitel behandelt den Versuchsaufbau sowie die Verwendung der experimentell gewonnenen<br />
Daten. Der Prüfstand und die relevante Instrumentierung werden vorgestellt. Danach<br />
wird die Prozedur zur Auswertung der Messdaten sowohl für die Kennfeld- als auch die Detailanalyse<br />
im Schaufelspitzenbereich des Rotors beschrieben.<br />
9.1 Aufbau des Prüfstandes<br />
Die experimentellen Untersuchungen wurden am Fachgebiet für Gasturbinen, Luft- und Raumfahrtantriebe<br />
(GLR) der Technischen Universität Darmstadt durchgeführt. Der dortige Hochgeschwindigkeitsverdichterprüfstand<br />
ist bereits seit einigen Jahren in Betrieb. Er wurde in der<br />
Vergangenheit für diverse Forschungsvorhaben genutzt, insbesondere zu den Themengebieten<br />
3D-Schaufelgestaltung, Verdichterinstabilität und Gehäusestrukturierung [31, 126, 177]. Wie<br />
in Abb. 9.1 zu sehen ist, wird die aus der Umgebung angesaugte Luft nach dem Passieren der<br />
Beruhigungskammer durch die Zulaufstrecke in den Verdichter geleitet. In der Zulaufstrecke<br />
wird auch die Massenstrombestimmung mittels einer kalibrierten Düse vorgenommen. Dem<br />
Verdichter schließt sich ein Ringdiffusor an, an dessen Austritt sich die zur Einstellung des Betriebspunktes<br />
entlang einer Drehzahllinie benötigte Drossel befindet. Der Verdichter wird über<br />
einen Gleichstrommotor angetrieben. Weitere Komponenten der Antriebseinheit sind das Getriebe<br />
und die Drehmomentmesswelle.<br />
Die zur Verfügung stehende Messtechnik umfasst neben der zur Betriebsüberwachung notwendigen<br />
Instrumentierung auch eine umfangreiche Ausstattung zur Vermessung des Strömungsfeldes.<br />
Neben Massenstrom, Luftfeuchtigkeits-, Drehzahl-, und Drehmomentmessungen können<br />
Druck und Temperatur in verschiedenen Ebenen aufgezeichnet werden. Weiterhin bestehen<br />
Möglichkeiten zur Messung mit schnellen Drucksensoren im Gehäuse, Particle Image Velocimetry<br />
(PIV) sowie Grenzschicht- und Mehrlochsonden. Ferner wurden einige Rotorschaufeln<br />
des aktuellen Verdichteraufbaus mit Dehnmessstreifen ausgestattet, deren Signale über eine Telemetrie<br />
an das System zur Messdatenerfassung übertragen werden.<br />
Beruhigungskammer<br />
Zulaufstrecke<br />
Verdichter<br />
Drehmomemtmessung<br />
Getriebe<br />
Motor<br />
Abbildung 9.1.: Der transsonische Verdichterprüfstand des GLR [176]<br />
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