Aerodynamische Stabilisierung transsonischer Axialverdichter

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• Christoph Brandstetter

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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Einflussnahme auf das aerodynamische Verhalten eines Verdichterrotors für Luftfahrtantriebe oder Gasturbinen durch passive Strukturen in der Gehäusewand. Vielversprechende Vertreter von Gehäusestrukturierungen wurden experimentell untersucht, um das grundlegende Verständnis der Wirkungsweise zu erweitern. Durch verschiedene instationäre Messverfahren konnten Strömungsmuster im kritischen Rotorbereich aufgelöst werden. Es kann gezeigt werden, dass durch den Einsatz umfangsdiskreter Strukturen, die Fluid aus dem stromab liegenden Teil des Rotors entnehmen und stromauf injizieren, signifikanter Einfluss auf die Wirbelsysteme im Blattspitzenbereich genommen wird. Zudem wird ersichtlich, dass verschiedene Gestaltungsformen von Gehäusestrukturen eine vergleichbare globale Auswirkung auf die Verdichterstufe bewirken, diese jedoch auf unterschiedlichen Wirkprinzipien beruht. Im Vergleich zur Referenzkonfiguration mit glatter Gehäusewand kann die Unterdrückung des Spaltwirbelzusammenbruchs an der Stabilitätsgrenze beobachtet werden. Die Messungen wurden am transsonischen Verdichterprüfstand des Fachgebiets Gasturbinen, Luft-und Raumfahrtantriebe der Technischen Universität Darmstadt durchgeführt. Als Versuchsträger dient eine Verdichterstufe mit Vorleitrad, die repräsentativ für eine Frontstufe eines modernen Hochdruckverdichters ist.

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• Année de publication: 2016