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