Experimentelle Untersuchung von Sekundärströmungsphänomenen in einer Verdichter-Stator-Kaskade
Christian Beselt
Die vorliegende Arbeit berichtet über die durchgeführten Untersuchungen der Sekundärströmungen
und der Rotierenden Instabilität in einer Verdichter-Stator-Kaskade
mit Nabenspalt. Dazu wurde das Strömungsfeld bei verschiedenen Belastungszuständen
(Inzidenzwinkeln) mit insgesamt vier verschiedenen Messmethoden
ermittelt. Die untersuchte Verdichter-Stator-Kaskade besitzt ein Nabenverhältnis
von 0, 717 und besteht aus 20 um den Umfang verteilten CDA-Profilen mit einem
dreiprozentigen Nabenspalt. Das Gitter besitzt eine Teilung im Mittelschnitt von
t/lc = 1 und ist unter einem Staffelungswinkel von γ = 25° montiert. Bei einer
Reynoldszahl von Re1 = 3×10^6 und einer Machzahl von Ma1 = 0, 4 wurden
Zu- und Nachlaufmessungen, Ölanstrichbilder der Nabe und der Schaufeloberflächen,
instationäre Druckmessungen auf der Nabe und Hitzdrahtmessungen in einer
Passage bei verschiedenen Belastungszuständen (iM = 0° − 12, 8°) durchgeführt.
Für die detaillierte Untersuchung der Rotierenden Instabilität wurden zusätzlich
instationäre Druckmessungen an der Nabe bei verschiedene Machzahlen und noch
höheren Belastungszuständen durchgeführt. Weiterhin wurden die geometrischen
Randbedingungen der Verdichter-Stator-Kaskade im Zuge dieser Untersuchungen
variiert. Im Detail wurden die Teilung und die Spaltweite verändert. Für die Auswertung
wurden die Ergebnisse der vier verschiedenen Messmethoden miteinander
korreliert, um so ein detailliertes Bild der Vorgänge in einer Passage der Verdichter-
Stator-Kaskade und der Rotierenden Instabilität zu bekommen. Weiterhin wurden
das dritte und das vierte statistische Moment (Schiefe und Kurtosis), nach Kenntnis
des Verfassers, zum ersten Mal verwendet um Scherschichten und instationäre
Seitenwanddrücke zu analysieren.
