Axialspaltvariation 2-stufiger Axialverdichter

Betreuer: Dipl.-Ing. Phillip Waniczek

Zielsetzung

Ziel des Forschungsvorhabens „Axialspaltvariation“ ist die experimentelle Untersuchung des Einflusses unterschiedlicher axialer Gitterabstände auf den Verdichterwirkungsgrad. Der Hintergrund dieser Versuche liegt in der Bestrebung, die Baulängen zukünftiger Triebwerksgenerationen zu reduzieren, um u.a. durch die damit verbundene Gewichtseinsparung Treibstoffkosten einzusparen. Die Veränderung der axialen Abstände zwischen den Schaufelreihen gestaltet sich in mehrstufigen Maschinen als sehr aufwendig, da eine neue Spaltkonfiguration mit der Auslegung und Fertigung neuer Prüfstandsteile wie Distanzringen, Leitradträgern etc. verbunden ist. Innerhalb des Vorhabens werden vier ausgewählte Aufbauten mit 15%, 25%, 35% und 60% Gitterabstand (Prozent der Sehnelänge des Vorleitrades) untersucht.

Vorgehensweise

Die komplexen Strömungsvorgänge der Stator-Rotor-Interaktionen der vier Konfigurationen werden mit stationärer und instationärer Messtechnik aufgelöst und die Messergebnisse zwischen den Aufbauten verglichen.

Innerhalb des stationären Messprogramms werden Feldmessungen mit Fünflochsonden in den Axialspalten durchgeführt. Mit diesen Daten können Druck-, Temperatur-, Geschwindigkeits- und Winkelverläufe ermittelt werden. Ergänzend hierzu stehen Informationen über stationäre Profildrücke jeweils der Druck- und Saugseite der Leitbeschaufelung sowie über den beiden Rotoren zur Verfügung.

Die zeitlich hochaufgelösten Druckdaten in den Axialspalten werden mit Hilfe einer dynamischen Totaldrucksonde aufgezeichnet. Korrespondierend hierzu sind instationäre Totaldruckmessstellen auf einem Stator zur Validierung der Forced-Response-Rechnungen sowie über beiden Rotoren vorgesehen. Zum Einsatz kommen dabei spezielle Halbleiterdruckaufnehmer. Analog zu Schwingungsmessungen mittels Dehnungsmessstreifen auf der Lauf- und Leitbeschaufelung werden Tip-Timing- bzw. BSSM-Messungen für jede einzelne Laufschaufel durchgeführt. Mit einem 3D-L2F-Messsystem stehen zusätzlich zeitlich hoch aufgelöste Messdaten u.a. über die Geschwindigkeitsvektoren in den Axialspalten sowie in ausgewählten blade-to-blade-Schnitten zur Verfügung.

Projektpartner