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Norm. Entropie 1.04 1.03 1.02 1.01 (a) Ohne CT, PT1 (b) Mit CT, PT2 1.00 Abbildung 16.4.: Normierte Entropie sowie Ma=1 (weiße Linie) bei 99 % der Schaufelhöhe die über den Rotor hinweg kontrahierende Gehäuselinie erwähnt werden, welche für eine überproportionale Entlastung der Schaufelspitze im Vergleich zu den anderen Schaufelhöhen sorgt. 92 16. Anwendung der Gehäusestrukturierung auf weitere Rotoren
17 Zusammenfassung Gehäusestrukturierung Insgesamt kann die im Rahmen der vorliegenden Arbeit untersuchte Gehäusestrukturierung als robust nach den in Abschnitt 16 formulierten Kriterien bezeichnet werden, da sie in allen drei Fällen eine Verbesserung des Arbeitsbereiches des Rotors bewirkt. Die in Tab. 17.1 aufgelisteten Parameter geben einen Überblick über die in den Abschnitten 15, 16.1 und 16.2 diskutierten Ergebnisse. Die Werte für den Triebwerksverdichter stammen aus den Simulationen mit isoliertem Rotor. Die höchste Steigerung des Pumpgrenzabstandes wird für den 1,5-stufigen Forschungsverdichter erzielt. Dieser Verdichter zeigt auch die höchste Wirkungsgradsteigerung nahe Stall. Die geringsten Verbesserungen sowohl in Bezug auf die Stabilitätsverbesserung als auch die Wirkungsgradsteigerung werden beim Triebwerksverdichter beobachtet. Aufgrund der großen Anzahl der für die Wirksamkeit einer Gehäusestrukturierung relevanten Parameter ist es schwierig, eine einfache Erklärung für die unterschiedlichen Sensitivitäten der drei untersuchten Verdichter zu formulieren. So wäre beispielsweise zu erwarten gewesen, dass ein großer Rotorspitzenspalt zu besserer Wirksamkeit der Umfangsnut führen würde [99, 147]. Demzufolge hätte die höchste Pumpgrenzerweiterung beim einstufigen Forschungsverdichter eintreten müssen. Dieser Verdichter weist auch die höchste relative Anströmmachzahl auf, welche die Wirksamkeit von Maßnahmen begünstigen sollte, die die Stoß-Wirbel-Interaktion beeinflussen. Andererseits hatten die anderen beiden Verdichter eine höhere Diffusion im Rotorspitzenbereich, was ebenfalls als Indikator für eine hohe CT-Sensitivität dienen könnte. Ähnliche Überlegungen basierend auf dem Pumpgrenzabstand ohne Gehäusestrukturierung, der Schaufelbelastung, dem Inzidenzwinkel, der Gehäusekontur oder der statischen Druckverteilung an der Rotorspitze lieferten ebenfalls keine konsistenten Ergebnisse. Es kann lediglich ausgesagt werden, dass die einzelne Umfangsnut in demjenigen Verdichter die besten Ergebnisse lieferte, welcher die deutlichste Ausprägung eines Stoß-Wirbel-basierten Instabilitätsmechanismus zeigte. In Analogie zur Konturierungs-Zusammenfassung in Abschnitt 13 sollen abschließend die wichtigsten Ergebnisse der CT-Untersuchung stichpunktartig zusammengefasst werden: • Die Eignung einer einzelnen Umfangsnut zur Stabilitätserweiterung wurde für drei verschiedene Axialverdichterrotoren demonstriert. Die durch die Umfangsnut bewirkten Änderungen in den Kennfeldparametern waren bei allen Verdichtern qualitativ gleich. Parameter 1,5-stufiger Forschungsverdichter Einstufiger Forschungsverdichter Triebwerksverdichter SM re f 8.9% 15.3% 9.2% SM C T 12.6% 18.4% 10.3% ∆ SM rel 41.6% 20.3% 12.0% ∆η p,W L 0.2% 0.51% 0.01% ∆η p,NS−re f 0.74% 0.70% 0.31% Tabelle 17.1.: Zusammenfassung der CFD-Ergebnisse mit und ohne CT für die drei Verdichter 93
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Passive Kontrolle der wandnahen Str
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Danksagung Auch wenn nur ein Name a
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Zusammenfassung Um der Forderung na
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9. Experimentelle Methoden 44 9.1.
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1 Nomenklatur Abkürzungen und Para
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Teil I. Einleitung 9
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des Strömungsfeldes mit einem Opti
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Teil II. Grundlagen 13
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Spaltwirbel ❅ ❅❘ Rotor-Drehri
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(a) Topologie auf der Schaufelsaugs
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Rotating Stall, in der Literatur au
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vielen Jahren im Einsatz und neben
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(a) Axialturbinenrotor [47] (b) Lin
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erfolgreiche Auslegung der Konturie
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dieser Eigenschaft vorgestellt. Dar
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CT ❅❅❘ CT Gehäuse Rotor-Dreh
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Die Entnahmestelle über dem Rotor
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zum optimalen Wert. Es kann ledigli
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16.0 0.30 Umfangsdiskret Umfangssym
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Teil III. Methoden 37
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ziert werden. Entweder kann der mas
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