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