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Referenz-Stator ohne Konturierung
Referenz-Stator mit Konturierung
Mod. Stator ohne Konturierung
Mod. Stator mit Konturierung
0.05
ξ
0% 20% 40% 60% 80% 100%
H
Abbildung 12.8.: Totaldruckverlust im Auslegungspunkt mit und ohne Konturierung für beide
Statorvarianten
die gesamte Charakteristik hinweg. Bei Auslegungsmassenstrom beträgt der Wirkungsgradverlust
0,9 % ∆η p . Beim Vergleich der Charakteristiken des modifizierten Stators mit und ohne
Konturierung wird deutlich, dass die Konturierung hier einen wesentlich größeren Effekt hat
als beim nominalen Stator. Mit Konturierung ist die Beziehung zwischen Massenstromfunktion
und Totaldruckverhältnis der Konfiguration, welche den Stator mit reduzierter Schaufelzahl
enthielt, quasi identisch zur Referenz. Die numerische Stabilität ist ebenfalls unverändert. Der
polytrope Wirkungsgrad wird sowohl relativ zur Referenz als auch zum modifizierten Stator
ohne Konturierung gesteigert. Beim Auslegungsdurchsatz sind 1,2 % ∆η p relativ zur nicht konturierten
Variante und 0,3 % ∆η p relativ zur Referenz zu verzeichnen. Damit hat die Variante
mit Konturierung und reduzierter Schaufelzahl die höchsten Wirkungsgradwerte aller in diesem
Abschnitt behandelten Konfigurationen. Zusätzlich zur Wirkungsgradsteigerung hat die Konturierung
beim modifizierten Stator einen größeren Einfluss auf den Autrittsdrallwinkel und
den daraus resultierenden statischen Druckanstieg als beim nominalen Stator. Während sich bei
letzterem eine über die Charakterisitk annähernd konstante Verbesserung von 0,22 Grad ergibt,
ist für den modifizierten Stator ein Wert von etwa einem Grad zu verzeichnen. Der statische
Druckaufbau über die Schaufelreihe hinweg verhält sich analog, mit größeren Änderungen für
die Variante mit reduzierter Schaufelzahl.
Um die für die beobachteten Unterschiede in der Wirksamkeit der Konturierungen bei den beiden
Statorvarianten verantwortlichen Mechanismen näher zu untersuchen, wurden die CFD-
Ergebnisse im Auslegungspunkt einer genaueren Analyse unterzogen. Radiale Verteilungen des
umfangsgemittelten Totaldruckverlustkoeffizienten der vier Stator-Varianten sind in Abb. 12.8
gezeigt. Relativ zu den anderen Varianten zeigt der nicht konturierte Stator mit reduzierter
Schaufelzahl ein Gebiet mit signifikant erhöhten Verlusten, welches sich von etwa 70 % der
Schaufelhöhe bis zum Gehäuse erstreckt. Mit Konturierung sind die Verluste des modifizierten
Stators oberhalb von 90 % der Schaufelhöhe auf dem gleichen Niveau wie die des konturierten
nominalen Stators. Im Bereich von 10 % bis 90 % der Schaufelhöhe sind die Verluste des
konturierten modifizierten Stators niedriger als die der beiden Varianten des nominalen Stators.
An der Nabe ist eine Umverteilung der Verluste zu beobachten. Im Vergleich zum modifizierten
Stator ohne Konturierung können zwei Gebiete mit erhöhten Verlustbeiwerten zwischen 3-10 %
72 12. Statoren