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15 1,5-stufiger Forschungsverdichter mit
Gehäusestrukturierung
15.1 Numerische Ergebnisse
η p
Ohne CT, PT1
Mit CT, PT2
Mit CT, PT3
0.5%
1.04
PT3
PT2
ξ
Π / Π Ref
1.02
1
PT1
0.98
Ohne CT
Mit CT
0.96
0.9 0.92 0.94 0.96 0.98 1 1.02
MF Ein / MF Ein,Ref
(a) Charakteristiken
0.05
0% 20% 40% 60% 80% 100%
H
(b) Radiale Verlustverteilung
Abbildung 15.1.: Einfluss der Gehäusestrukturierung auf den Rotor bei Auslegungsdrehzahl
Die Charakteristiken des Verdichters mit und ohne Gehäusestrukturierung sind in Abb. 15.1a gezeigt.
Die Drehzahl entspricht dem Auslegungswert. Bei einem Drosselgrad nahe des Wirkungsgradmaximums
ohne CT, also bei einer dimensionslosen Eintrittsmassenstromfunktion von 1,
gibt es keinen signifikanten Unterschied im Druckverhältnis. Bei diesem Durchsatz ist der polytrope
Wirkungsgrad der Variante mit Umfangsnut um 0,2 % ∆η p gegenüber der Variante ohne
CT erhöht. Mit höheren Drosselgraden zeigt sich zwischen den beiden Varianten ein wachsender
Unterschied im Druckverhältnis. Mit Gehäusestrukturierung hat die Charakteristik daher
einen steileren Verlauf als ohne. Der Wirkungsgradgewinn dieser Variante wächst ebenfalls mit
dem Drosselgrad. An der numerischen Stabilitätsgrenze ohne CT beträgt die Wirkungsgradsteigerung
0,74 % ∆η p . Beide Varianten zeigen ein Abflachen der Totaldruck-Charakteristik bei
Annäherung an die numerische Stabilitätsgrenze. Mit CT werden allerdings sowohl höhere maximale
Druckverhältnisse als auch niedrigere Durchsätze erreicht. Relativ zum Betriebszustand
mit maximalem Wirkungsgrad hat die Variante ohne CT einen Pumpgrenzabstand von 8,9 %.
Mit Umfangsnut werden 12,6 % erreicht, was einer relativen Steigerung von etwa 42 % entspricht.
Für eine genauere Analyse der Umfangsnut wurden drei Punkte entlang der beiden
Charakteristiken aus Abb. 15.1a ausgewählt:
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