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Strebe
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IGV
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Strebe
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Abbildung 9.2.: Mess- und Bilanzierungsebenen
9.2 Kennfeldmessungen
Zur Bestimmung der Kennfeldparameter Massenstromfunktion, Druckverhältnis und Wirkungsgrad
wurden Totaltemperatur- sowie statische und totale Druckmessdaten in den Bilanzebenen
ausgewertet. Eine schematische Übersicht über die vorhandene Instrumentierung in den einzelnen
Bilanzebenen ist in Abb. 9.2 zu sehen. Die Eintrittstotalgrößen werden in der Beruhigungskammer
(1) gemessen. Die Massenstrombestimmung erfolgt im vorderen Teil der Zulaufstrecke
(2). In der Rotoraustrittsebene (5) stehen mit Vorderkanteninstrumentierung ausgestattete Statoren
zur Verfügung. In der Verdichteraustrittsebene (6) befinden sich fünf Streben, von denen
drei ebenfalls über Vorderkanteninstrumentierung verfügen. Ferner befinden sich vor und nach
jeder Schaufelreihe statische Druckmesspositionen im Gehäuse und in der Verdichteraustrittsebene
auch an der Nabe. Das vom Motor auf die Rotorwelle übertragene Drehmoment wird
ebenfalls erfasst. Sowohl IGV als auch Stator des Verdichters können während des Betriebes in
Umfangsrichtung traversiert werden. Dadurch war es möglich, in der Verdichteraustrittsebene
flächige Verteilungen von Totaldruck und -temperatur aufzuzeichnen. Während der Kennfeldmessungen
wurden IGV und Stator zusammen um jeweils eine Statorpassage verfahren, so dass
der relative Versatz zwischen diesen beiden Schaufelreihen konstant blieb.
Zur Auswertung der Kennfeldmessungen wurden neben der GLR-eigenen Software auch die
von Rolls-Royce genutzten Mittelschnittverfahren zur Analyse von Testdaten herangezogen.
Je nach Fragestellung, beispielsweise nach dem Verhalten des gesamten Verdichters oder eines
bestimmten Teilbereiches, wurden verschiedene Analysestandards verwendet. Die generelle
Vorgehensweise bei der Auswertung war bei allen Anaysestandards gleich und wird in den folgenden
Absätzen beschrieben.
Der gemessene Eintrittstotaldruck wurde mit Hilfe eines massenstromabhängigen Faktors korrigiert,
um aus der Messebene (1) zur gewünschten Bilanzierungsebene im Verdichtereintritt (3)
zu gelangen. Der Korrekturfaktor wurde aus den Ergebnissen vorausgegangener Grenzschichtsondenmessungen
in der Bilanzierungsebene bestimmt. In der IGV-Austrittsebene (4) lagen weder
Totaldruck- noch Drallwinkelinformationen vor. Die benötigten Strömungsgrößen wurden
daher aus den Druck-, Massenstrom- und Temperaturinformationen in der Verdichtereintrittsebene
(3) sowie Beiwerten für den Totaldruckverlust und für die Umlenkung berechnet. Die
Beiwerte wurden verschiedenen CFD-Ergebnissen entnommen. Ein Vergleich der statischen Gehäusedruckverhältnisse
P s,4 /P s,3 zwischen CFD und Experiment deutete darauf hin, dass diese
Vorgehensweise auch bei großen IGV-Verstellwinkeln zu einer ausreichend genauen Abbildung
9.2. Kennfeldmessungen 45