Wirkungsgradpotential von nicht-rotationssymmetrischen Seitenwandkonturen und Schaufelneigung in einer subsonischen Axialturbine: = Efficiency potential of nonaxisymmetric endwall contouring and bow in a subsonic axial turbine
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Nomenklatur v
1 Einleitung 1
1 1 Motivation 1
1 2 Wissenschaftliche Zielsetzung 2
1 3 Aufbau der Arbeit 3
2 Entstehung, Beeinflussung und Nachweis der Sekundärströmungen 5
2 1 Entstehung der Sekundärströmungen in Turbinen 5
211 Kanalwirbel 6
212 Hufeisenwirbel 8
213 Eckenwirbel 8
214 Hinterkantenwirbel 9
215 Radialspaltwirbel 10
2 2 Beeinflussung der Sekundärströmungen durch Modifikation des Schaufel-
kanals 11
221 Seitenwandkonturen 11
222 Schaufelneigung 13
2 3 Nachweis der Sekundärströmungen durch experimentelle Methoden 16
231 Streamwise Vorticity 17
232 Druckverlustbeiwert 18
233 Sekundäre kinetische Energie 19
234 Stochastische Totaldruckschwankungen 20
3 Stand der Forschung 23
3 1 Schaufelneigung 23
3 2 Nicht-rotationssymmetrische Seitenwandkonturen 25
321 Untersuchungen einzelner Schaufelreihen 25
322 Untersuchungen vollständiger Stufen 28
323 Einfluss realer Randbedingungen auf Seitenwandkontur-Designs 31
3 3 Kombination von 3D-Schaufelgestaltung und Seitenwandkonturierung 33
3 4 Fazit und Einordnung der vorliegenden Arbeit 34
l
Inhal tsverzeichnis
4 Experimenteller Aufbau 37
4 1 Turbinenprüfstand 37
411 Konstruktiver Aufbau 39
412 Kennzahlen 40
413 Regelung 42
4 2 Messtechnik 43
421 Sondenrechen zur Bestimmung des Wirkungsgrades 43
422 Strömungssonden 47
423 Messunsicherheit Wirkungsgrad 49
424 Messunsicherheit Fünflochsonde 51
425 Messunsicherheit instationäre Totaldrucksonde 57
5 Auslegung und Nachrechnung der 3D-Schaufeldesigns 61
5 1 Numerische Verfahren 61
5 2 Auslegung der Designs 64
5 3 Ausgewählte Designs 65
5 4 Fertigungsgenauigkeit 67
6 Integrale Ergebnisse 69
6 1 Kennfeld 69
6 2 Axialer Entropieverlauf 75
7 Detaillierte Strömungsanaiyse 79
7 1 Abströmung des ersten Leitrades 79
711 Sekundärströmungen 79
7111 Numerische Ergebnisse 79
7112 Experimentelle Ergebnisse 87
712 Abströmwinkel 90
713 Druckverlustbeiwert 95
714 Sekundäre kinetische Energie 100
7 2 Abströmung des Laufrades 103
721 Abströmung im Relativsystem 103
7211 Streamwise Vorticity 103
7212 Stochastische Totaldruckschwankungen 107
722 Abströmung im Absolutsystem 109
7221 Relativer Totaldruck und Druckverlustbeiwert 109
7222 Einstufiger Wirkungsgrad 111
7223 Abströmwinkel 113
723 Zeitaufgelöste Ergebnisse 117
n
Inhaltsverzeichnis
7 3 Abströmung des zweiten Leitrades 125
731 Streamwise Vorticity 126
732 Totaldruck und Druckverlustbeiwert 128
733 1,5-stufiger Wirkungsgrad 130
8 Zusammenfassung 133
Literaturverzeichnis 137
A Auswerteverfahren 145
A l Kalibrierung der Sonden 145
A 2 Ortskorrektur 149
A 3 Positioniergenauigkeit Umfangswinkel 151
A 4 Phase-Locked Ensebmle Average 153
A 5 Transformation von Messdaten in das rotierende Bezugssystem 155
A 6 Einfluss der Rechen-Schrittweite auf den gemessenen Wirkungsgrad 157
B Zu- und Abströmung der Turbine 159
B l Zuströmung 159
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