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1.01
1.02
1
1
0.99
0.98
0.98
0.96
P t / P t,Ref
0.97
P t / P t,Ref
0.94
0.96
0.92
0.95
0.9
0.94
Experiment
CFD
0.88
Experiment
CFD
0.93
75% 80% 85% 90% 95% 100%
H
(a) Eintrittsgrenzschicht
0.86
0% 20% 40% 60% 80% 100%
H
(b) Stator-Austrittsebene
Abbildung 10.3.: Radiale Totaldruckverteilungen von Experiment und Simulation im Auslegungspunkt
tiken stärker voneinander ab. Die CFD-Totaldruckverhältnis-Charakteristik hat einen steileren
Verlauf und zeigt auch einen geringeren Wirkungsgradabfall relativ zu ihrem Maximalwert. Relativ
zu den experimentellen Ergebnissen wird in der Simulation ein höheres maximales Totaldruckverhältnis
erreicht, der minimale Durchsatz liegt ebenfalls oberhalb des experimentellen
Wertes. Entsprechend Gleichung 8.1 wurde in der Simulation ein Pumpgrenzabstand von 11,8 %
relativ zum Auslegungspunkt ermittelt, der experimentelle Wert lag mit 13,7 % leicht höher. Insgesamt
können die beobachtete gute Übereinstimmung im Auslegungspunkt und die mit dem
Drosselgrad wachsenden Unterschiede in den Kennfeldwerten als typisch für die verwendete
Art der Modellbildung betrachtet werden [76]. Die Komplexität der Modellierung, beispielsweise
in Bezug auf die reale Geometrie, die Vernetzung oder das Turbulenzmodell, aber auch der
Versuchsaufbau und -durchführung müssten erheblich modifiziert werden, um eine signifikant
bessere Übereinstimmung zu erreichen. Eine solche Validierungsstudie stellt jedoch nicht das
eigentliche Ziel der Untersuchungen dar und soll daher nicht weiter vertieft werden.
Ein Vergleich der radialen Totaldruckprofile in den Eintritts- und Austrittsebenen des Verdichters
ist in Abb. 10.3 gegeben. Der Betriebspunkt entspricht dem Auslegungspunkt und ist in Abb.
10.2 sowohl für die CFD- als auch für die experimentellen Ergebnisse markiert. In der Eintrittsebene
sind die Daten einer Messung mit der Grenzschichtsonde gezeigt, in der Austrittsebene
wurden die beiden für die Kennfeldmessungen verwendeten Messkämme gemittelt. Die Werte
bei 0 % und 100 % der Kanalhöhe stammen von statischen Druckbohrungen an Nabe und
Gehäuse. Obwohl die genaue Geometrie der Einlaufdüse in der Zulaufstrecke nicht modelliert
wurde und keine Transitionseffekte berücksichtigt wurden, stimmen die in Abb. 10.3a gezeigten
Eintrittsprofile gut überein. Die geringe Größe der Abweichungen in Form und Dicke des Grenzschichtprofils
lassen den Schluss zu, dass die für die Auslegung des Verdichters verwendeten
Eintrittsbedingungen realistisch waren. Im Gegensatz dazu weisen die in Abb. 10.3b gezeigten
radialen Totaldruckprofile in der Stator-Austrittsebene größere Abweichungen voneinander auf.
Während die Simulation eine im Hauptströmungsfeld zwischen 10 % und 90 % der Kanalhöhe
annähernd ebene Verteilung hat, sind bei den experimentellen Daten Schwankungen mit einer
50 10. Verdichter