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In dieser Arbeit wurde demonstriert, dass sich durch verschiedene Typen von Endwandmodifikation<br />
die aerodynamischen Leistungsparameter von Axialverdichtern verbessern lassen. Dies gilt<br />
auch für mit aktuell gebräuchlichen 3D-Gestaltungsmethoden ausgelegte Verdichter sowie unter<br />
Verwendung von strengen Bewertungskriterien, nach denen es nicht zulässig ist, zugunsten von<br />
Verbesserungen einzelner Parameter Einbußen bei anderen in Kauf zu nehmen. Als zentrales<br />
Vehikel für die hier vorgestellten Untersuchungen diente ein 1,5-stufiger transsonischer Forschungsverdichter,<br />
welcher im Rahmen der vorliegenden Arbeit ausgelegt, gebaut und getestet<br />
wurde. Dieser Verdichter wurde mit nicht-achsensymmetrischer Endwandkonturierung sowie<br />
einer aus einer einzelnen Umfangsnut bestehenden Geäusestrukturierung ausgestattet. Weitere<br />
Teiluntersuchungen wurden anhand eines mehrstufigen Niedergeschwindigkeitsverdichters und<br />
zweier anderer einstufiger transsonischer Verdichter durchgeführt.<br />
Die Umfangsnut funktionierte in allen untersuchten Fällen. Sie kann daher als aerodynamisch<br />
robust bezeichnet werden. Im Vergleich zu anderen CT-Bauformen war die Pumpgrenzerweiterung<br />
zwar nur moderat. Durch Mehrfachnuten oder umfangsdiskrete Bauformen hätten größere<br />
Steigerungen des nutzbaren Arbeitsbereiches erreicht werden können. Allerdings lieferte<br />
die Umfangsnut gleichzeitig einen leicht gesteigerten Wirkungsgrad. Weitere Vorteile sind die<br />
einfache Geometrie und geringe Größe.<br />
Durch die Gehäusestrukturierung konnten sowohl Wirkungsgrad als auch Arbeitsbereich ohne<br />
gleichzeitige Modifikation der Schaufelgeometrie in für die Anwendung in Flugtriebwerken relevanten<br />
Maßen gesteigert werden. Bei der nicht-achsensymmetrischen Endwandkonturierung<br />
war dies nicht der Fall. Hier ließen sich in Kombination mit einer Anpassung der Blattwinkel<br />
beim Rotor sowie einer kompletten Schaufelneugestaltung beim Stator wesentlich bessere<br />
Ergebnisse erzielen als ohne. Die Eignung zur Unterdrückung von wandnahen Rezirkulationsgebieten,<br />
welche durch 3D-Gestaltungsmethoden allein nicht behoben werden konnten, wurde<br />
anhand von 3D-CFD-Simulationen demonstriert. Der Nutzen der Konturierung liegt allerdings<br />
nicht nur in der direkten Unterdrückung der Querkanal- oder anderer Sekundärströmungsphänomene,<br />
sondern allgemeiner formuliert in der zusätzlichen Möglichkeit zur Beeinflussung der<br />
statischen Druckverteilung in Wandnähe.<br />
Durch die Loslösung der Druckverteilung von der Verdichterschaufel bietet sich innerhalb gewisser<br />
Grenzen beispielsweise die Möglichkeit, bei mindestens gleichem Wirkungsgrad eine nach<br />
Kosten- oder Gewichtsaspekten optimierte Schaufelgeometrie zu wählen. Da die jeweils beste<br />
Strategie bei der Applikation von nicht-achsensymmetrischer Endwandkonturierung in Axialverdichtern<br />
von Fall zu Fall variiert, kann an dieser Stelle keine allgemeingültige Regel angegeben<br />
werden. Der Beitrag der vorliegenden Arbeit besteht darin, einige der Möglichkeiten sowie die<br />
jeweiligen Verbesserungspotenziale aufzuzeigen.<br />
Für weiterführende Untersuchungen ergeben sich verschiedene Fragestellungen, welche auf den<br />
hier diskutierten Ergebnissen aufbauen: Die experimentelle Untersuchung einer Schaufelreihe<br />
mit 3D-Konturierung relativ zu einer Variante mit achsensymmetrischen Endwänden ist notwendig,<br />
um die in den Simulationen festgestellte Unterdrückung von wandnahen Ablöseerscheinungen<br />
zu validieren. Aufgrund der höheren Relevanz für die spätere Anwendung sollten<br />
diese Tests mit einem Hochgeschwindigkeitsverdichter durchgeführt werden. Der Test würde<br />
auch Informationen zu den Leistungen der Konturierung bei Teillastbetrieb liefern. Eine entsprechende<br />
numerische Untersuchung bei Teillast sowie eine systematische Variation der Machund<br />
Reynoldszahlen bieten sich ebenfalls an. Einen anderen wichtigen Themenbereich für weitere<br />
Studien stellt die Weiterentwicklung des Konturierungs-Auslegungsprozesses dar. Konkrete<br />
Fragestellungen könnten sich auf die durch die gewählte Parametrisierung eventuell vorhande-<br />
96 Teil VI. Fazit