Aerodynamische Stabilisierung transsonischer Axialverdichter: eine experimentelle Untersuchung der Blattspitzenströmung unter dem Einfluss von Gehäusestrukturierungen
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Aachen
Shaker Verlag
2016
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| Series: | Forschungsberichte aus dem Institut für Gasturbinen, Luft- und Raumfahrtantriebe
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| adam_text | Aerodynamische Stabilisierung
transsonischer Axialverdichter
Eine experimentelle Untersuchung
der Blattspitzenströmung unter
dem Einfluss von
Gehäusestrukturierungen
Aerodynamic Stability Enhancement of Transonic Axial Compressors:
Experimental Inverstigation of the Blade Tip Flow with Casing Treatments
Zur Erlangung des akademischen Grades Doktor-Ingenieur (Dr -Ing )
genehmigte Dissertation von Dipl -Ing Christoph Brandstetter aus Wetzlar
Fachbereich Maschinenbau
Fachgebiet Gasturbinen, Luft- und Raumfahrtantriebe
Tag der Einreichung: 21 April 2015
Tag der mündlichen Prüfung: 8 Juli 2015
Darmstadt 2016
D17
TECHNISCHE
UNIVERSITÄT
DARMSTADT
I nhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Grundlagen 6
2 1 Hochbelastete Verdichter 6
211 Verdichterkennfeld und Stallgrenze 9
212 Globale Instabilität und Verdichterpumpen 11
213 Integration eines Vorleitrads 13
2 2 Strömungsmechanische Grundlagen 14
221 Wand und Profilgrenzschichten 14
222 Verdichtungsstöße 16
223 Stoßsysteme in Verdichtergittern 18
224 Sekundärströmungen im Verdichterrotor 21
2 3 Aerodynamische Betriebsgrenze des Verdichters 22
231 Rotierender Strömungsabriss 22
232 Spitzenkritische Rotoren 23
2 4 Maßnahmen zur aerodynamischen Stabilisierung 27
241 Rotorschaufelpfeilung 27
242 Gehäusestrukturen über dem Rotor 28
2 5 Messaufgabe und Zielsetzung der Arbeit 34
3 Versuchsträger und Methoden zur Auswertung 36
3 1 Verdichterstufe 36
311 Siebe in Zulaufkanal 38
312 Stationäre Instrumentierung und Kennfeldvermessung 39
313 Traversierbare Sonden 41
314 Rotorschwingungsmesstechnik 42
315 Instationäre Wanddruckmessung als Methode zur Stoßlagen-
bestimmung 43
316 Gehäusestrukturen 44
3 2 Geschwindigkeitsmessung durch Particle Image Velocimetry 47
321 Rohdatenaufnahme 48
322 Auswertung 54
3 3 Zusammenfassung der Messbereiche 63
3 4 Numerische Simulationen der Verdichterstufe 64
4 Untersuchung der Referenzkonfiguration 66
4 1 Stationäre Stufenvermessung 66
411 Eintrittsbedingungen 66
412 Austrittsbedingungen und Stufenkennlinien 67
4 2 Untersuchungen im Rotorsystem 69
421 Vermessung von stationären Rotoraustrittsprofilen 69
422 Wanddruckvermessung zur Stoßlagenbestimmung an statio-
nären Betriebspunkten 70
423 PIV Messungen in der Referenzkonfiguration 73
424 Instationäre Totaldruckmessungen in der Rotorabströmung 76
4 3 Untersuchung der Referenzkonfiguration an transienten Betriebspunk-
ten nahe der Betriebsgrenze 79
431 Transiente Wanddruckvermessung 79
432 Transiente Stereo-PIV Vermessung 82
5 Untersuchung der Gehäusestrukturen 89
5 1 Stationäre Stufenvermessung 89
511 Sensitivität der Spitzeninjektion 90
5 2 Untersuchungen im Rotorsystem 91
521 Vermessung der stationären Rotorabströmung 91
522 Wanddruckvermessung zur Stoßlagenbestimmung an statio-
nären Betriebspunkten mit Gehäusestruktur 96
523 Phasengemittelte PIV Messungen in den Gehäusestrukturen 101
524 Gehäusestruktur-periodisches Betriebsverhalten der Axialnut-
konfiguration AS 103
525 Hitzdrahtmessungen in Axialnutkavität 108
526 Instationäre Totaldruckmessungen in der Rotorabströmung mit
Gehäusestrukturen 111
527 Vergleich mit Numerischer Simulation 114
5 3 Transientes Betriebsverhalten an der Stabilitätsgrenze 116
531 Versagen der Spitzeninjektionskonfiguration 116
532 Versagen der Axialnutkonfiguration 118
6 Vergleichende Ergebnisdiskussion 125
7 Zusammenfassung und Ausblick 131
A Anhang 146
A l Grundlagen 146
All Grenzschichten 146
A12 Sekundärströmungen 148
A13 Stabilitätsgrenze 149
A 2 Versuchsträger und Methoden 150
A21 Rotoren 150
A22 Sonden 151
A23 Hitzdrahtmessung in Kavität 154
A24 Particle Image Velocimetry 156
A25 Numerische Simulation 163
A 3 Bestimmung der Referenzgrößen 163
A 4 Vergleich der Spitzeninjektionskonfigurationen 166
A 5 Ergänzende Daten 170
A51 Wanddruckfeld bei rotierendem Strömungsabriß 170
A52 Hitzdrahtmessung in Axialnutkavität 174
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| spelling | Brandstetter, Christoph Verfasser aut Aerodynamische Stabilisierung transsonischer Axialverdichter eine experimentelle Untersuchung der Blattspitzenströmung unter dem Einfluss von Gehäusestrukturierungen Christoph Brandstetter Aachen Shaker Verlag 2016 187 Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Forschungsberichte aus dem Institut für Gasturbinen, Luft- und Raumfahrtantriebe 4 Dissertation Technische Universität Darmstadt 2015 Rotorblatt (DE-588)4286652-2 gnd rswk-swf Fluid-Struktur-Wechselwirkung (DE-588)4314754-9 gnd rswk-swf Transsonischer Verdichter (DE-588)4409352-4 gnd rswk-swf Profil Oberfläche (DE-588)4701528-7 gnd rswk-swf Strömungsmesstechnik (DE-588)4129610-2 gnd rswk-swf Axialverdichter (DE-588)4004037-9 gnd rswk-swf Gehäuse (DE-588)4156307-4 gnd rswk-swf Prüfstand (DE-588)4209037-4 gnd rswk-swf Fluggasturbine (DE-588)4278933-3 gnd rswk-swf (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Fluggasturbine (DE-588)4278933-3 s Axialverdichter (DE-588)4004037-9 s Transsonischer Verdichter (DE-588)4409352-4 s Gehäuse (DE-588)4156307-4 s Profil Oberfläche (DE-588)4701528-7 s Rotorblatt (DE-588)4286652-2 s Fluid-Struktur-Wechselwirkung (DE-588)4314754-9 s Strömungsmesstechnik (DE-588)4129610-2 s Prüfstand (DE-588)4209037-4 s DE-604 Shaker Verlag (DE-588)1064118135 pbl Erscheint auch als Online-Ausgabe Brandstetter Aerodynamische Stabilisierung transsonischer Axialverdichter Forschungsberichte aus dem Institut für Gasturbinen, Luft- und Raumfahrtantriebe 4 (DE-604)BV042674606 4 B:DE-101 application/pdf http://d-nb.info/1097604101/04 Inhaltsverzeichnis HEBIS Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=029265399&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
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