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IGV Rotor 1 Stator 1 Rotor 2 Stator 2
Dichtspitzen
Abbildung 10.7.: Seitenansicht sowie Eintritts-, Ausmisch- und Austrittsebenen des mehrstufigen
Niedergeschwindigkeitsverdichters
experimentellen Analyse. Bis auf den Nabenbereich des Stators wurden auch die Randbereiche
mit typischer Genauigkeit wiedergegeben. Die beim Stator beobachteten Unterschiede wurden
auf nicht im Modell enthaltene, für den Versuchsaufbau spezifische Aspekte der Realgeometrie
zurückgeführt. Zusammen mit der bereits in Abschnitt 8.1 erwähnten Validierung des CFD-
Softwarepakets für die Anwendung von Gehäusestrukturierung und nicht-achsensymmetrischer
Endwandkonturierung sowie weiteren, in Abschnitt 15.2 diskutierten experimentellen Daten
kann so davon ausgegangen werden, dass die in den Teilen IV und V präsentierten Ergebnisse
zum Einfluss dieser Methoden auf das Strömungsfeld zumindest qualitativ richtig wiedergegeben
werden.
10.2 Mehrstufiger Niedergeschwindigkeitsverdichter
Um das Verbesserungspotenzial nicht-achsensymmetrischer Endwandkonturierung in einem
Stator mit Deckbandleckage zu untersuchen, wurde ein weiterer Verdichter herangezogen. Es
handelte sich dabei um einen mehrstufigen Niedergeschwindigkeits-Forschungsverdichter. Der
Verdichter war dem für andere Untersuchungen genutzten, als „LSRC“ bezeichneten Forschungsverdichter
ähnlich, war jedoch weder hinsichtlich der geometrisch noch der aerodynamisch relevanten
Parameter identisch mit der publizierten Variante [180]. Zur Zeit der Erstellung dieser
Arbeit lagen noch keine zur Veröffentlichung freigegebenen experimentellen Daten für die hier
genutzte Variante vor, so dass in der vorliegenden Arbeit ausschließlich numerische Ergebnisse
für den mehrstufigen Niedergeschwindigkeitsverdichter präsentiert werden. Wie aus Abb.
10.7 ersichtlich ist, bestand der Verdichter aus einem IGV und zwei Stufen. Sowohl Nabenals
auch Gehäuseradius waren konstant. Der Stator der zweiten Stufe war in der sogenannten
„Cantilevered“-Bauweise ausgeführt, also mit einem freien Schaufelende an der Nabe und einem
entsprechenden Radialspalt. Der erste Stator hingegen verfügte über ein Deckband. In der
Kavität befanden sich zwei Dichtspitzen.
Im Auslegungspunkt hatte die Machzahl in der Eintrittsebene des ersten Stators einen Wert von
0,21 in der Kanalmitte. Die mit der Sehnenlänge und der lokalen Eintrittsgeschwindigkeit gebildete
Reynoldszahl des ersten Stators betrugt im Mittelschnitt 4 · 10 5 . Der Verdichter sollte repräsentativ
für den hinteren Block eines aktuellen, hochbelasteten Hochdruckverdichters sein.
Die Radialspalte der Dichtspitzen in der Deckbandkavität wurden entsprechend gewählt, um
realistische Werte im Bereich von einem bis mehreren Prozent der Schaufelhöhe zu erreichen.
In Kombination mit der hohen aerodynamischen Belastung und dem resultierenden statischen
Druckanstieg des ersten Stators traten daher Leckagemassenströme in der Größenordnung bis
54 10. Verdichter