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1.10
1.10
Referenz
Konturierung + Rotor-Modifikation
Referenz
Konturierung + Rotor-Modifikation
1.05
1.05
P s / P s,Ref
1.00
0.95
P s / P s,Ref
1.00
0.95
0.90
0.90
0.85
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Θ rel
(a) 10 % C ax
0.85
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Θ rel
(b) 50 % C ax
Abbildung 11.4.: Umfangsverteilung des statischen Druckes an der Nabe im Auslegungspunkt
Umfangsrichtung sind jeweils auf ihren lokalen Mittelwert bezogen und über der relativen
Passagenbreite Θ aufgetragen. Ein Wert von Θ = 0 entspricht der Position an der Druckseite
der Rotorschaufel und Θ = 1 kennzeichnet die Saugseite. Als Betriebspunkt wurde der Auslegungspunkt
gewählt. Der Schnitt bei 10 % der axialen Sehnenlänge zeigt eine Verringerung des
Druckgradienten für die konturierte Variante, während bei 50 % eine Verstärkung des Druckunterschiedes
zwischen Druck- und Saugseite zu beobachten ist. Dies ist konsistent mit der
Phasenlage der harmonischen Perturbation der Nabenkonturierung und demonstriert die bereits
in Abschnitt 8.3 erwähnte intuitive Verbindung zwischen den Auslegungsparametern der
Konturierung und ihren Auswirkungen auf das Strömungsfeld.
Aus der Analyse der Konturierungsgeometrie und der statischen Druckverteilung lassen sich
bereits einige Aussagen über ihre wahrscheinliche Funktionsweise machen:
• Im vorderen Bereich der Passage soll die Anfachung der Querkanalströmung reduziert
werden.
• Die beobachtete verbesserte Umlenkung wird durch den erhöhten statischen Druckgradienten
in Umfangsrichtung ab etwa 50 % der axialen Sehnenlänge verursacht.
Diese These wird gestützt durch die Änderungen der Sekundärströmungstopologie an der Nabe,
welche mit Konturierung auftreten. In Abb. 11.6 sind Streichlinien auf Nabe und Schaufelsaugseite
für die Referenz und die finale Variante gezeigt. Die ausgesparten Bereiche zeigen die
Verbindungsstellen zwischen Nabe und der Schaufel mitsamt ihres Ausrundungsradius. Der Betriebszustand
entspricht jeweils dem Auslegungspunkt. Die von der Vorderkante ausgehende
weiße Linie soll die Unterschiede in der Entwicklung der Querkanalströmung hervorheben. In
der Nähe der Vorderkante verlaufen die Streichlinien auf der Nabe mit Konturierung mehr in
Richtung der Hauptströmung als ohne Konturierung. Dies ist ein weiterer Indikator für die bereits
erwähnte Abschwächung der Querkanalströmung in diesem Bereich. Im hinteren Drittel
der Schaufelpassage zeigen die nabenseitigen Streichlinien bei der konturierten Variante eine
stärkere Umfangskomponente, was ebenfalls konsistent mit den geometrischen Eigenschaften
der Konturierung ist. Insgesamt sorgt die Konturierung dafür, dass der Querkanalströmung zu-
62 11. Nabenkonturierung bei einem transsonischen Rotor