Untersuchung des Hinterkantenausblasens bei axialen Strömungsmaschinen zur Reduktion des Rotor-Stator-Interaktionsschalls:
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Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2013
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Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
Schriftenreihe: | Fortschritt-Berichte VDI
Reihe 7, Strömungstechnik ; 502 |
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NOMENKLATUR VII
KURZFASSUNG XIII
ABSTRACT XIV
1 EINLEITUNG 1
1.1 HINTERGRUND UND MOTIVATION 1
1.2 ZIELSETZUNG 4
1.3 AUFBAU DER ARBEIT 5
2 DAS AUSBLASEN ZUR SCHALLREDUKTION - LITERATURUEBERSICHT 7
2.1 BEEINFLUSSBARE SCHALLMECHANISMEN DURCH AUSBLASEN 7
2.2 DAS HINTERKANTENAUSBLASEN ZUR REDUKTION DER ROTOR-STATOR INTERAKTION
IN
STROEMUNGSMASCHINEN 9
2.3 KRITISCHE BETRACHTUNG BISHERIGER UNTERSUCHUNGEN 18
3 METHODEN 20
3.1 GENERISCHE ROTOR-STATOR-STUFE 20
3.2 IMPULSBILANZ UND ZIELFUNKTIONEN 22
3.3 OPTIMIERUNGSVERFAHREN 26
3.4 NUMERISCHE STROEMUNGSSIMULATIONEN 27
3.4.1 RECHENGEBIET UND GITTERGENERIERUNG 27
3.4.2 NUMERISCHE VERFAHREN UND EINSTELLUNGEN 28
3.4.3 PROZESS FUER DIE OPTIMALE NACHLAUFFUELLUNG 29
3.5 EXPERIMENTELLE AUFBAUTEN UND AUSWERTEVERFAHREN 29
3.5.1 ROTOR-STATOR-STUFE MIT HINTERKANTENAUSBLASEN 29
3.5.2 AERODYNAMISCHE KENNLINIENMESSUNGEN 31
3.5.3 AERODYNAMISCHE STROMFELDMESSUNGEN 32
3.5.4 WECHSELDRUCKMESSUNGEN AN DER STATORVORDERKANTE 34
3.5.5 SCHALLMESSUNGEN IM FERNFELD 35
3.5.6 SPEKTRALANALYSE 37
IV
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3.5.7 AUTOMATISIERTE EXPERIMENTELLE OPTIMIERUNG ZUR MINIMIERUNG DES RSI-
SCHALLS 38
4 ENTWURF UND KONSTRUKTION DER STUFEN 40
4.1 ROTORENTWURF 40
4.2 STATORENTWURF 42
4.3 NUMERISCHE UEBERPRUEFUNG DES ROTORENTWURFS 43
4.4 AUSLEGUNG DER INNENKANAELE AUS AUSBLASOEFFNUNGEN 47
4.5 FERTIGUNG DER ROTOREN MIT HINTERKANTENAUSBLASEN 49
5 ERGEBNISSE DES HINTERKANTENAUSBLASENS 51
5.1 NUMERISCHE OPTIMIERUNG DER AUSBLASVERTEILUNG 51
5.2 EXPERIMENTELLE VALIDIERUNG DER AUSBLASVERTEILUNGEN 53
5.3 INSTATIONARITAET DER NACHLAUFGESCHWINDIGKEITEN 58
5.4 SPEKTRALANALYSE DES NACHLAUFS 58
5.5 BETRIEBSPUNKTVARIATION 61
5.6 AERODYNAMISCHER WECHSELDRUCK AM STATOR 62
5.7 VARIATION DES AUSBLASMASSENSTROMS 65
5.8 EINFLUSS DES ROTOR-STATOR-ABSTANDS 65
5.9 EINFLUSS VON HINTERKANTENAUSBLASEN AUF DEN SCHALL IM FERNFELD 67
5.10 EINFLUSS VON HINTERKANTENAUSBLASEN AUF DIE AERODYNAMISCHE KENNLINIE
70
5.11 ZUSAMMENFASSUNG UND VORLAEUFIGE SCHLUSSFOLGERUNGEN 71
6 DIREKTE OPTIMIERUNG DES AUSBLASENS ZUR SCHALLREDUKTION 73
6.1 OPTIMIERUNGSERGEBNIS 73
6.2 DETAILS DER OPTIMIERTEN AUSBLASKONFIGURATIONEN 79
7 ZUSAMMENFASSUNG AND SCHLUSSFOLGERUNGEN 83
7.1 STAND DER TECHNIK UND ZIELSETZUNG 83
7.2 METHODEN 84
7.3 ERGEBNISSE UND SCHLUSSFOLGERUNGEN 84
ANHANG A: DRUCKLUFTVERTEILER IN DER NABE 86
AI.
AUFBAU 86
V
A2. NUMERISCHE STROEMUNGSSIMULATION 87
A3. EXPERIMENTELLE UND NUMERISCHE ERGEBNISSE 88
ANHANG B: RUHENDE EINZELSCHAUFEL MIT HINTERKANTENAUSBLASEN 91
BL.
NUMERISCHE
SIMULATION 91
B2. MESSAUFBAU 92
B3. ERGEBNISSE 94
ANHANG C: UNSICHERHEITSANALYSE 96
ANHANG D: GEOMETRIEN DER ROTOR-STATOR STUFEN 100
ANHANG E: VERWENDETE AUSBLASVERTEILUNGEN ZUR NACHLAUFFUELLUNG 102
LITERATURVERZEICHNIS 103
VI
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