Instationäre Kräfte und Grenzschichtverhalten an Beschaufelungen eines Niedergeschwindigkeits-Axialverdichters
Projektleiter: | Prof. Dr.-Ing. Konrad Vogeler |
Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | DFG, UniBW München, TU Berlin, Uni Karlsruhe, DLR Köln |
Finanzierung: | DFG |
Laufzeit: | 10/99 - 12/04 |
Beschreibung:
Bisherige Untersuchungen der instationären Kräfte und des Grenzschichtverhaltens in realen Turbomaschinen wurden bisher nur vereinzelt durchgeführt. Periodische Anregungen durch Nachläufe stromaufliegender, rotierender Gitter verursachen dynamische Erregerkräfte auf den Schaufeln und beeinflussen das Grenzschichtverhalten auf den Profiloberflächen.
Ausgehend von Erfahrungen an Windkanälen sollen im Niedergeschwindigkeitsverdichter Dresden Messtechniken angewendet werden, die bisher noch nicht in diesem Umfang in einer Turbomaschine realisiert wurden.
- Zuerst werden für die im Verbundprojekt vorgesehenen numerischen Berechnungen Zeitreihen aller relevanten Größen aufgezeichnet. Diese dienen als Start- und Randwerte sowie zur Validierung der Ergebnisse.
- Als Zweites werden mit Hilfe von zeitlich hochauflösenden Drucksensoren Profiloberflächendrücke aufgenommen und daraus Schaufelkräfte auf Rotor- und Statorschaufeln bestimmt. Diese dienen der Analyse der dynamischen Belastung der Schaufeln.
- Drittens werden mit unterschiedlichen Verfahren, wie der CPM3 Methode, Heißfilm- und Piezofolienverfahren die Grenzschichtzustände analysiert. Dabei gilt neben den mittleren Wandschubspannungen ein besonderes Augenmerk den Übergangsgebieten von laminarer zu turbulenter Strömung und deren Reaktion auf die instationäre Zuströmung
Ergebnisse:
Wesentliche Ergebnisse des Projekts sind in einer Reihe von Publikationen dokumentiert.
Beispielhafte Ergebnisse:
- Instationäre Druckverteilung auf den Laufschaufeln der 1. Stufe, Mittelschnitt, Auslegungspunkt
Druckseite:
Saugseite:
2. Grenzschichtentwicklung: Stator 1, Saugseite, Mittelschnitt, Auslegungspunkt
Veröffentlichungen innerhalb dieses Projektes:
R. Mailach, K. Vogeler
Aerodynamische Schaufelanregung im stabilen Betriebsbereich und an der Stabilitätsgrenze eines Axialverdichters
Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2004, 20.-23. September, Dresden
R. Mailach, L. Müller, K. Vogeler
Rotor-Stator Interactions in a Four-Stage Low-Speed Axial Compressor, Part II: Unsteady Aerodynamic Forces of Rotor and Stator Blades
ASME Turbo Expo GT2004-53099, 49th ASME International Gas Turbine & Aeroengine Technical Congress & Exposition, Vienna, Austria, June 14-17, 2004
R. Mailach, K. Vogeler
Rotor-Stator Interactions in a Four-Stage Low-Speed Axial Compressor, Part I: Unsteady Profile Pressures and the Effect of Clocking
ASME GT2004-53098, 49th ASME International Gas Turbine & Aeroengine Technical Congress & Exposition, Vienna, Austria, June 14-17, 2004
R. Mailach, K. Vogeler
Aerodynamic Blade Row Interactions in an Axial Compressor, Part II: Unsteady Profile Pressure Distribution and Blade Forces
ASME Journal of Turbomachinery, Vol. 126, pp. 45-51, January 2004.
R. Mailach, K. Vogeler
Aerodynamic Blade Row Interactions in an Axial Compressor, Part I: Unsteady Boundary Layer Development
ASME Journal of Turbomachinery, Vol. 126, pp. 35-44, January 2004
R. Mailach, K. Vogeler
Aerodynamic Blade Row Interactions in an Axial Compressor, Part II: Unsteady Profile Pressure Distribution
ASME Turbo Expo GT2003-38765, 48th ASME International Gas Turbine & Aeroengine Technical Congress & Exposition, Atlanta, Georgia, USA, June 16-19, 2003
R. Mailach, K. Vogeler
Aerodynamic Blade Row Interactions in an Axial Compressor, Part I: Unsteady Boundary Layer Development
ASME Turbo Expo GT2003-38765, 48th ASME International Gas Turbine & Aeroengine Technical Congress & Exposition, Atlanta, Georgia, USA, June 16-19, 2003
R. Mailach, L. Müller, K. Vogeler
Experimental Investigation of Unsteady Forces on Rotor and Stator Blades of an Axial Compressor
5th European Conference on Turbomachinery - Fluid Dynamics and Thermodynamics,
Prague, Czech Republic, March 18 - 21, 2003
R. Mailach, K. Vogeler
Wake-Induced Boundary Layer Transition in a Low-Speed Axial Compressor
Journal of Flow, Turbulence and Combustion, Special Issue: Unsteady Flow in Turbomachinery, Vol. 69, Issue 3-4, pp. 271-294, 2002.
R. Mailach, K. Vogeler
Experimentelle Untersuchung des instationären Grenzschichtverhaltens auf den Schaufeln eines Niedergeschwindigkeits-Axialverdichters
DGLR-2002-071, Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress, Stuttgart, 23.-26. September 2002.