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Referenz<br />
Mit Konturierung<br />
Referenz<br />
Mit Konturierung<br />
5.0 Grad<br />
5.0 Grad<br />
Drallwinkel<br />
Drallwinkel<br />
0% 20% 40% 60% 80% 100%<br />
H<br />
(a) Eintritt<br />
0% 20% 40% 60% 80% 100%<br />
H<br />
(b) Austritt<br />
Abbildung 12.12.: Radiale Drallwinkelverteilung des ersten Stators im Arbeitslinienpunkt<br />
lichen Effekt auf den ersten Rotor. Dies kann auch als Erklärung für die Beobachtung gesehen<br />
werden, dass die Totaldruckcharakteristik der ersten Stufe zwar hin zu höheren Druckverhältnissen<br />
verschoben wird, sich ihre Steigung aber nur in geringem Umfang ändert. Während es<br />
in dem hier betrachteten Fall also keine starke Stromaufwirkung der Konturierung gibt, ist ein<br />
deutlicher Einfluss auf die stromab des ersten Stators gelegenen Schaufelreihen zu beobachten.<br />
Bei der Variante mit konturiertem Stator steigt der maximale Wirkungsgrad der zweiten Stufe<br />
um 0,5 % ∆η p . Die Totaldruckcharakteristik zeigt einen steileren Verlauf und verhält sich damit<br />
analog zur Charakteristik des Gesamtverdichters. Diese Phänomene wurden durch zwei Effekte<br />
verursacht. Zum einen wächst bei der konturierten Variante die Blockage an der Nabe über<br />
den ersten Stator hinweg weniger stark an. Dies resultiert in einer geringeren Grenzschichtdicke<br />
am Eintritt in den Rotor der zweiten Stufe, welche sich positiv auf den Totaldruckverlust<br />
im Nabenbereich beider Schaufelreihen der zweiten Stufe auswirkt. Zum anderen erreicht der<br />
konturierte Stator eine größere Umlenkung als der Referenzstator, wie in Abb. 12.12b zu sehen<br />
ist. Der gezeigte Betriebspunkt entspicht der Austrittsmassenstromfunktion der Referenz<br />
beim Betrieb auf der Arbeitslinie und ist für beide Konfigurationen in Abb. 12.11a markiert. Bei<br />
gleichem Eintrittsdrallwinkel wurde der Abströmwinkel des konturierten Stators um bis zu vier<br />
Grad reduziert. In Analogie zu einem Stator mit variablem Staffelungswinkel entspicht dies einem<br />
Öffnen der Schaufelreihe, für das eine steilere Charakteristik und höheres Druckverhältnis<br />
der stromab gelegenen Stufe typisch sind. Neben der modifizierten Blockage besteht also der<br />
zweite wesentliche Effekt der Konturierung in einer Änderung der Stufenabstimmmung.<br />
Die in Abb. 12.13a und 12.13b gezeigten roten Isoflächen mit v ax =0 bestätigen, dass auch<br />
für den Fall eines Stators mit Deckbandleckage die Größe eines wandnahen Rückströmgebietes<br />
durch nicht-achsensymmetrische Nabenkonturierung reduziert werden kann. Relativ zur<br />
Referenz weist das Rückströmgebiet beim konturierten Stator eine geringere Ausdehnung in<br />
Radial- und Umfangsrichtung auf. Außerdem ist zu erkennen, dass die Rezirkulation in beiden<br />
Fällen nicht an der Schaufelsaugseite, sondern innerhalb der Passage als Ablösung der Nabengrenzschicht<br />
beginnt. Von dort ausgehend dehnt sich das Gebiet in Umfangsrichtung hin zur<br />
Schaufelsaugseite und radial hin zur Kanalmitte aus. Es ist wichtig zu bemerken, dass im<br />
12.2. Nabenkonturierung bei einem Stator mit Deckbandleckage 77