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16 Anwendung der Gehäusestrukturierung<br />
auf weitere Rotoren<br />
In diesem Kapitel werden die Ergebnisse der Simulationen mit und ohne Gehäusestrukturierung<br />
diskutiert, welche mit dem einstufigen Forschungsverdichter sowie dem Triebwerksverdichter<br />
durchgeführt wurden. Für die Übertragung der einzelnen Umfangsnut vom 1,5-stufigen<br />
Forschungsverdichter auf die beiden anderen transsonischen Verdichter erfolgte keine erneute<br />
iterative Auslegung. Vielmehr wurden die geometrischen Parameter basierend auf der axialen<br />
Sehnenlängen der Rotorspitzen skaliert und basierend auf der Machzahlverteilung positioniert.<br />
Dieser regelbasierte Prozess wurde bewusst gewählt, da die vorliegende Studie eine Untersuchung<br />
der aerodynamischen Robustheit der Gehäusestrukturierung zum Ziel hatte.<br />
Schließlich finden sich in der Literatur einige CT-Bauformen, welche für die jeweils verwendeten<br />
Verdichterrotoren sehr gute Stabilitätsverbesserungen bei geringen oder keinen Wirkungsgradverlusten<br />
liefern. Interessanterweise finden sich für diese der aerodynamischen Robustheit von<br />
Verdichtern dienenden Konstruktionsmerkmale keine Aussagen zu ihrer eigenen Robustheit. Es<br />
ist nicht ohne weiteres anzunehmen, dass alle CT-Bauformen die auf einem bestimmten Verdichter<br />
demonstrierten Pumpgrenz- und Wirkungsgradänderungen auch qualitativ und quantitativ<br />
gleich für beliebige andere Verdichter liefern. Vielmehr ist davon auszugehen, dass bestimmte<br />
CT-Bauformen bei Applikation auf verschiedene Verdichter geringere Variationen der erzielten<br />
Verdichter-Leistungskennwertänderungen aufweisen als andere. Nach dem Wissen des Autors<br />
existieren aktuell keine allgemein akzeptierten Kennzahlen, die diese „CT-Robustheit“ quantifizieren.<br />
Es wurde daher entschieden, die Umfangsnut auf zwei weitere Verdichter mit unterschiedlichen<br />
geometrischen und aerodynamischen Merkmalen zu übertragen und diese numerisch zu untersuchen.<br />
Wenn die Umfangsnut ohne erneute detaillierte Auslegung und viele CFD-Rechnungen<br />
von einem Verdichter auf einen anderen übertragen werden kann, so können diese Gehäusestrukturierung<br />
und die zugehörigen Auslegungsregeln als robust gegenüber verschiedenen<br />
aerodynamischen Rahmenbedingungen bezeichnet werden.<br />
16.1 Einstufiger Forschungsverdichter<br />
Die Resultate für den einstufigen Forschungsverdichter weisen diverse qualitative Gemeinsamkeiten<br />
mit denen für den 1,5-stufigen Forschungsverdichter auf. Wie aus Abb. 16.1a ersichtlich<br />
ist, liegen die Totaldruck-Charakteristiken mit und ohne Gehäusestrukturierung bei Auslegungsdrehzahl<br />
für Betriebspunkte nahe des Wirkungsgradmaximums fast übereinander. Die Variante<br />
mit Umfangsnut verläuft steiler und erreicht sowohl höhere maximale Druckverhältnisse als<br />
auch niedrigere minimale Durchsätze. Der maximale Wirkungsgrad steigt um 0,51 % ∆η p . Der<br />
Pumpgrenzabstand steigt von 15,3 % auf 18,4 %, was einer relativen Steigerung von 20,3 % entspricht.<br />
Im Vergleich zum 1,5-stufigen Forschungsverdichter erreicht die einzelne Umfangsnut<br />
damit eine geringere relative Stabilitätserweiterung. Allerdings hat der einstufige Forschungsverdichter<br />
ohne Gehäusestrukturierung bereits einen höheren Pumpgrenzabstand als der 1,5-<br />
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