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