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Norm. Entropie<br />
1.06<br />
1.04<br />
1.02<br />
(a) Ohne CT, PT1<br />
(b) Mit CT, PT2<br />
1.00<br />
Abbildung 15.2.: Normierte Entropie sowie Ma=1 (weiße Linie) bei 99 % der Schaufelhöhe<br />
• Der letzte stabile Betriebspunkt der Konfiguration ohne CT. Dieser Punkt wird in den folgenden<br />
Absätzen als PT1 bezeichnet.<br />
• Ein Punkt entlang der Charakteristik mit CT, welcher die gleiche Massenstromfunktion in<br />
der Rotor-Austrittsebene hatte wie der letzte stabile Betriebspunkt ohne CT. Dieser Punkt<br />
wird PT2 genannt.<br />
• Der als PT3 bezeichnete letzte stabile Betriebspunkt der Konfiguration mit Gehäusestrukturierung.<br />
In Abb. 15.1b sind die radialen Verteilungen der Rotor-Totaldruckverlustbeiwerte für die drei<br />
genannten Punkte gezeigt. Der Vergleich zwischen PT1 und PT2 zeigt, dass bei gleichem Drosselgrad<br />
mit CT die Höhe des Verlustmaximums nahe des Gehäuses signifikant geringer ausfällt.<br />
Die Region mit reduzierten Rotor-Verlusten erstreckt sich vom Gehäuse bis etwa 40 % der Kanalhöhe.<br />
Dies bedeutet, dass der Einfluss der Umfangnut nicht lokal auf den unmittelbaren<br />
Schaufelspitzenbereich beschränkt ist, sondern sich bis in die Kernströmung hinein erstreckt.<br />
Diese Reduktion der Rotor-Verluste ist für die beobachtete Wirkungsgradsteigerung mit CT<br />
verantwortlich, da sich die Verluste des Stators nicht signifikant ändern. Bei PT3, dem letzten<br />
numerisch stabilen Betriebspunkt der Konfiguration mit CT, wird an der Rotorspitze das maximale<br />
Verlustniveau von PT1 nicht wieder erreicht, sondern verbleibt etwa 5 % des dynamischen<br />
Eintrittsdruckes geringer. Da sich die größten durch die Umfangsnut bewirkten Änderungen im<br />
Bereich der Rotorspitze einstellen und der Verdichter mit CT weiter angedrosselt werden konnte,<br />
kann indirekt geschlossen werden, dass sich bei der Konfiguration ohne CT der stabilitätslimitierende<br />
Mechanismus an der Schaufelspitze befindet. Dies ist konsistent mit den Ergebnissen<br />
der experimentellen Untersuchungen, welche in Abschnitt 10.1.2 beschrieben wurden.<br />
Weitere Hinweise auf den stabilitätslimitierenden Mechanismus des Verdichters können den in<br />
Abb. 15.2 gezeigten normierten Entropieverteilungen an der Rotorspitze entnommen werden.<br />
Als Betriebspunkte wurden PT1 und PT2 ausgewählt. Ebenfalls eingezeichnet ist eine weiße<br />
Isolinie mit Ma=1. In den Graphen ist der durch den Spitzenwirbel sowie andere Verlustquellen<br />
verursachte Entropieanstieg zu erkennen. Ohne CT wird der Wirbel durch den Stoß<br />
15.1. Numerische Ergebnisse 85