Quasi-3D-Through-Flow-Rechnung

Betreuer: Dipl.-Ing. G. Döbbener

Bei der Entwicklung mehrstufiger Axialverdichter und -gebläse werden heute überwiegend zweidimensionale Auslegungsverfahren eingesetzt. Dabei werden instationäre Wechselwirkungen zwischen den Stufen und Schaufelreihen sowie radiale Mischungseffekte, die sich über mehrere Stufen entwikeln, noch unbefriedigend oder gar nicht berücksichtigt. Damit ist das Entwicklungsrisiko mehrstufiger Axialverdichter und -gebläse bereits in der Auslegungsphase recht hoch und eine zuverlässige Optimierung nicht gewährleistet. Deshalb müssen theoretische Modelle aufgestellt bzw. erweitert werden, die die Effekte der dreidimensionalen, reibungsbehafteten und instationären Strömung in mehrstufigen Maschinen hinreichend genau beschreiben.

Auf der Basis umfangreicher stationärer und instationärer Messungen an einem 3½-stufigen (siehe Bild 1), hochtourigen Axialverdichter mit CDA-Beschaufelung soll ein Modell aufgestellt werden, das die Berücksichtigung sowohl der Laufrad/Leitrad-Interaktionen als auch der radialen Transportvorgänge in mehrstufigen axialen Turboarbeitsmaschinen innerhalb der derzeit industriell eingesetzten Auslegungsverfahren ermöglicht. Bei der Aufstellung des Modells soll großer Wert auf eine einfache Implementierung in vorhandene Auslegungsverfahren gelegt werden. Die Modellbildung basiert auf den Meßergebnissen des 31/2-stufigen Versuchsverdichters, die von A. Hoynacki und A. Bohne aufgenommen wurden bzw. noch gemessen werden. Die obigen Aufgabe werden im Rahmen eines zukünftigen Forschungsvorhaben durchgeführt.

Derzeit existieren getrennte Programmpakete für die Verdichter- wie auch für die Turbinenberechnung. Diese verschiedenen Programme sollen in eine Softwarelösung zusammengefaßt werden. Resultierende Hauptaufgabe hinsichtlich der Projekttätigkeit wird die Aufstellung von empirischen Modellen zur Beschreibung der periodischen Interaktion benachbarter Schaufelreihen sowie des Einflusses radialer Mischungsvorgänge auf die Strömung in hochdrehenden, mehrstufigen Axialverdichtern sein.