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17 Zusammenfassung<br />
Gehäusestrukturierung<br />
Insgesamt kann die im Rahmen der vorliegenden Arbeit untersuchte Gehäusestrukturierung als<br />
robust nach den in Abschnitt 16 formulierten Kriterien bezeichnet werden, da sie in allen drei<br />
Fällen eine Verbesserung des Arbeitsbereiches des Rotors bewirkt. Die in Tab. 17.1 aufgelisteten<br />
Parameter geben einen Überblick über die in den Abschnitten 15, 16.1 und 16.2 diskutierten Ergebnisse.<br />
Die Werte für den Triebwerksverdichter stammen aus den Simulationen mit isoliertem<br />
Rotor. Die höchste Steigerung des Pumpgrenzabstandes wird für den 1,5-stufigen Forschungsverdichter<br />
erzielt. Dieser Verdichter zeigt auch die höchste Wirkungsgradsteigerung nahe Stall.<br />
Die geringsten Verbesserungen sowohl in Bezug auf die Stabilitätsverbesserung als auch die Wirkungsgradsteigerung<br />
werden beim Triebwerksverdichter beobachtet.<br />
Aufgrund der großen Anzahl der für die Wirksamkeit einer Gehäusestrukturierung relevanten<br />
Parameter ist es schwierig, eine einfache Erklärung für die unterschiedlichen Sensitivitäten der<br />
drei untersuchten Verdichter zu formulieren. So wäre beispielsweise zu erwarten gewesen, dass<br />
ein großer Rotorspitzenspalt zu besserer Wirksamkeit der Umfangsnut führen würde [99, 147].<br />
Demzufolge hätte die höchste Pumpgrenzerweiterung beim einstufigen Forschungsverdichter<br />
eintreten müssen. Dieser Verdichter weist auch die höchste relative Anströmmachzahl auf, welche<br />
die Wirksamkeit von Maßnahmen begünstigen sollte, die die Stoß-Wirbel-Interaktion beeinflussen.<br />
Andererseits hatten die anderen beiden Verdichter eine höhere Diffusion im Rotorspitzenbereich,<br />
was ebenfalls als Indikator für eine hohe CT-Sensitivität dienen könnte. Ähnliche<br />
Überlegungen basierend auf dem Pumpgrenzabstand ohne Gehäusestrukturierung, der Schaufelbelastung,<br />
dem Inzidenzwinkel, der Gehäusekontur oder der statischen Druckverteilung an<br />
der Rotorspitze lieferten ebenfalls keine konsistenten Ergebnisse. Es kann lediglich ausgesagt<br />
werden, dass die einzelne Umfangsnut in demjenigen Verdichter die besten Ergebnisse lieferte,<br />
welcher die deutlichste Ausprägung eines Stoß-Wirbel-basierten Instabilitätsmechanismus zeigte.<br />
In Analogie zur Konturierungs-Zusammenfassung in Abschnitt 13 sollen abschließend die<br />
wichtigsten Ergebnisse der CT-Untersuchung stichpunktartig zusammengefasst werden:<br />
• Die Eignung einer einzelnen Umfangsnut zur Stabilitätserweiterung wurde für drei verschiedene<br />
Axialverdichterrotoren demonstriert. Die durch die Umfangsnut bewirkten Änderungen<br />
in den Kennfeldparametern waren bei allen Verdichtern qualitativ gleich.<br />
Parameter 1,5-stufiger Forschungsverdichter Einstufiger Forschungsverdichter Triebwerksverdichter<br />
SM re f 8.9% 15.3% 9.2%<br />
SM C T 12.6% 18.4% 10.3%<br />
∆ SM rel 41.6% 20.3% 12.0%<br />
∆η p,W L 0.2% 0.51% 0.01%<br />
∆η p,NS−re f 0.74% 0.70% 0.31%<br />
Tabelle 17.1.: Zusammenfassung der CFD-Ergebnisse mit und ohne CT für die drei Verdichter<br />
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