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Rotor
Stator
Rotor
Stator
(a) Einstufiger Forschungsverdichter
(b) Triebwerksverdichter
Abbildung 10.8.: Seitenansicht sowie Eintritts-, Ausmisch- und Austrittsebenen der weiteren Verdichter
zu einem Prozent des Gesamtmassenstromes auf. Der Verdichter wurde aufgrund der hohen
Sensitivität des ersten Stators gegenüber der Deckbandleckage ausgewählt. Bei Variation der
Leckagemenge änderten sich Totaldruckverluste und Abströmwinkel des Stators signifikant.
Dies wurde durch eine Variation der Dichtspitzenspalte erreicht. 3D-CFD-Modelle mit jeweils
1 %, 2 % und 3 % auf die Schaufelhöhe bezogener relativer Spalthöhe wurden erstellt. Die in
Abb. 10.7 gezeigten Ausmischebenen wurden so positioniert, dass sich die Kavität vollständig in
der Domäne des Stators befand. Sie befanden sich daher näher als sonst üblich an den Vorderbzw.
Hinterkanten der benachbarten Rotoren. In der Austrittsebene des CFD-Modells wurde der
Drosselgrad über eine vorgeschriebene Massenstromfunktion eingestellt.
10.3 Weitere Verdichter
Um die aerodynamische Robustheit der Gehäusestrukturierung zu demonstrieren, wurden zusätzlich
zu dem 1,5-stufigen Forschungsverdichter zwei weitere transsonische Verdichter numerisch
untersucht. Es handelte sich dabei um einen weiteren Forschungsverdichter und einen
triebwerksnahen Verdichter. Zusätzlich zur kurzen Beschreibung dieser Verdichter in den folgenden
Abschnitten gibt Tab. E.1 in Appendix E einen direkten Vergleich einiger Parameter,
welche für das tiefere Verständnis der Ergebnisse hilfreich sind. Eine Seitenansicht des numerischen
Modells für den einstufigen Forschungsverdichter ist in Abb. 10.8a gezeigt. Die Auslegung
der Verdichters wurde in den frühen 1990er Jahren durchgeführt. Er stellt damit den ältesten
in dieser Studie verwendeten Entwurf dar. Wie beim 1,5-stufigen Forschungsverdichter war der
Gehäuseradius konstant, während die Nabe in Hauptströmungsrichtung anstieg. Im Vergleich zu
den anderen Verdichtern wies die Rotorspitze des einstufigen Forschungsverdichters die höchste
relative Machzahl in der Anströmung sowie den größten Schaufelspalt auf. Andererseits war
die über die Diffusionszahl DF ausgedrückte Schaufelbelastung die niedrigste. Das CFD-Modell
beinhaltete aufgrund der einstufigen Bauweise nur eine Ausmischebene. Der Drosselgrad wurde
über eine Druckrandbedingung festgelegt.
Der letzte Verdichter war im Vergleich zu den anderen verwendeten Modellen am repräsentativsten
für einen realen Flugtriebwerksverdichter. Der einstufige Verdichter wurde aus dem
Frontblock eines mehrstufigen Hochdruckverdichters extrahiert und wird daher im Folgenden
als „Triebwerksverdichter“ bezeichnet. Außerdem verfügte dieser Verdichter als einziges Vehikel
dieser Studie über eine in Hauptströmungsrichtung abfallende Gehäuselinie. Relativ zu den
10.3. Weitere Verdichter 55