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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
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