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0.5%
η p
0.5%
0.5%
η p
η p
Π / Π Ref
1.002
1
Referenz
Mit Konturierung
Π / Π Ref
1.001
1
0.999
Π / Π Ref
1.001
1
0.998
0.998
0.96 0.98 1 1.02 1.04 1.06 1.08 1.1
MF Ein / MF Ein,Ref
0.96 1 1.04 1.08 1.12
MF Ein / MF Ein,Ref
0.999
0.96 1 1.04 1.08 1.12
MF Ein / MF Ein,Ref
(a) Gesamtverdichter
(b) Stufe 1
(c) Stufe 2
Abbildung 12.11.: Charakteristiken bei Auslegungsdrehzahl mit und ohne Konturierung
des nicht-achsensymmetrischen Anteils unterscheiden sich von den bisher behandelten Fällen.
Die Phasenverschiebung im vorderen Drittel der Passage sorgt für eine lokale Verkleinerung
der Querschnittsfläche nahe der Saugseite und eine Vergrößerung nahe der Druckseite. Die damit
einhergehende Verstärkung des statischen Druckgradienten in Umfangsrichtung gibt bereits
einen ersten Hinweis darauf, dass diese Konturierung nicht über eine Reduktion der Querkanalströmung
wirkt. Die Phasenverschiebung ändert sich in axialer Richtung, so dass bei 75 % C ax
die maximale lokale Querschnittsverjüngung in der Passagenmitte liegt. Zusätzlich ist zwischen
50 % und 75 % C ax eine Anhebung des mittleren Nabenradius mit einem Betrag von etwa 2 %
der Schaufelhöhe zu beobachten, was im Vergleich zu den anderen Konturierungen einzigartig
ist. Die durch die Konturierung eingebrachten Krümmungs- und Querschnittsänderungen deuten
auf ein insgesamt erhöhtes Machzahlniveau und eine Verstärkung der Querkanalströmung
im vorderen Bereich der Schaufel hin. Da die übrigen Konturierungen diese Merkmale nicht
aufweisen, ist es wahrscheinlich, dass beim ersten Stator des mehrstufigen Niedergeschwindigkeitsverdichters
ein anderer Mechanismus genutzt wird als in den übrigen Fällen.
Die Kennfeldparameter des gesamten Verdichters bei Auslegungsdrehzahl mit nominalem
und konturiertem Stator sind in Abb. 12.11a gegeben. Totaldruckverhältnis und Eintritts-
Massenstromfunktion wurden auf die Werte der Referenzkonfiguration beim Betrieb auf der
Arbeitslinie bezogen. Die Variante mit konturiertem Stator zeigt relativ zur Referenz eine Steigerung
des polytropen Wirkungsgrades über die gesamte Charakteristik hinweg. Der maximale
Wirkungsgrad wurde um 0,9 % ∆η p erhöht. Außerdem hat die Totaldruck-Charakteristik einen
steileren Verlauf und erreicht ein höheres maximales Druckverhältnis. Der minimale Massenstrom
mit einer konvergierten Lösung hat sich relativ zur Referenz jedoch nicht geändert.
Einige weitere Aspekte des Einflusses, den die Konturierung auf das Strömungsfeld des Verdichters
hat, können den Stufencharakteristiken in Abb. 12.11b und 12.11c entnommen werden.
Der maximale Wirkungsgrad der ersten Stufe stieg im Vergleich zur Referenz um 1,1 % ∆η p .
Dies lässt sich in erster Linie auf eine signifikante Reduktion des Totaldruckverlustkoeffizienten
beim ersten Stator zurückführen. Die durch die Konturierung verursachten Änderungen am
Strömungsfeld des Stators hatten, abgesehen von einer leichten Entdrosselung, keinen wesent-
76 12. Statoren