Wandnahe periodisch instationäre Strömung im rotierenden Verdichtergit­ter

Wandnahe periodisch instationäre Strömung im rotierenden Verdichtergitter

Die stetige Weiterentwicklung von immer wirtschaftlicheren und effizienteren Flugtriebwerken führt zu höher aerodynamisch belasteten Schaufelreihen und zur Verstärkung verlustverursachender Sekundärströmungen. Letztere liegen vorwiegend im wandnahen Bereich der Strömungskanäle vor und sind Schwerpunkt jahrelanger Forschung.

© TFA

Im Rahmen des DFG-Forschungsprojektes PAK 948 „Wandnahe Strömung in Beschaufelungen von Turbomaschinen“ sollen in Zusammenarbeit mit der UniBw München und der RU Bochum interagierende instationäre Sekundärströmungseffekte untersucht werden. An der Professur für Turbomaschinen und Flugantriebe werden hierfür Experimente am Niedergeschwindigkeitsverdichter (NGV) durchgeführt, bei denen ein besonderes Augenmerk auf die wandnahen Strömungsbereiche und deren Vergleich zum ebenen Gitter gelegt wird. Letzteres erfolgt mithilfe verschiedener Abstraktionsstufen durch geeignete Versuchsaufbauten am NGV welche stehende Ringgitter (Stator) mit und ohne Radialspalt zur rotierenden/nichtrotierenden Nabe und rotierende Ringgitter (Rotor) mit und ohne Nachlauferzeuger zur Simulation der Rotor-Stator-Interaktion umfassen. Hiermit sollen die Effekte von Rotation, Coriolis- und Zentrifugalbeschleunigungen, Fächerung, radialem Druckgradienten, Relativbewegung der Seitenwand und Verwindung der Zulaufgrenzschicht möglichst separiert betrachtet werden. Alle Aufbauten und darüberhinausgehende Parametervariationen werden zusätzlich durch numerische Strömungssimulationen (RANS/URANS-Verfahren) analysiert.

Innerhalb der Fortsetzungsperiode werden die Untersuchungen zum Einfluss der Rotor-Stator-Interaktion erweitert. Hierbei soll der Einsatz einer örtlich hochauflösenden Messtechnik die detailliertere Charakterisierung der Strömung innerhalb des Rotorradialspalts ermöglichen. Weiterhin soll das Verständnis des Effekts der eingehenden Störung mithilfe einer parametrischen Variation des Nachlaufs vertieft werden. Dabei werden neben dem Auslegungspunkt, welcher Fokus der ersten Förderperiode war, auch Betriebspunkte nahe der Stabilitätsgrenze des Axialverdichters betrachtet.

Partner:

TU Dresden, Professur für Strömungsmechanik

UniBW München, Institut für Strahlantriebe

Ruhr-Universität Bochum, Lehrstuhl für Thermische Turbomaschinen und Flugtriebwerke

Partner während der Fortsetzung:

TU Dresden, Professur für Strömungsmechanik