Numerische Untersuchung instationärer Sekundärströmung im ebenen und axialen Verdichtergitter unter besonderer Berücksichtigung von Übertragbarkeitsaspekten
Peter Busse
Ein wichtiger Beitrag zur Effizienzsteigerung von Gasturbinen kann durch Reduzierung sogenannter Sekundärströmungsverluste geleistet werden. In Axialverdichterrotoren ist der Radialspaltwirbel das dominante Sekundärströmungs-phänomen mit signifikantem Einfluss auf Verdichterwirkungsgrad und –stabilität. Die periodisch instationäre Ausprägung der Radialspaltströmung im Rotor, angeregt durch die Interaktion mit den Nachläufen stromauf liegender Statorschaufeln in mehrstufigen Verdichtern, ist jedoch messtechnisch schwer zu erfassen und daher bislang wenig verstanden.
Die vorliegende Arbeit trägt mit Hilfe systematischer, numerischer Untersuchungen zu einem tieferen Verständnis über die periodisch instationäre Sekundärströmung in Verdichtergittern durch Schaufelreihen-Interaktion bei, um bestehende Forschungslücken zu schließen. Es erfolgt zunächst die zeitaufgelöste Simulation der Strömungsphänomene in einer ebenen Schaufelkaskade mit Nachlauferzeuger und in einem mehrstufigen Axialverdichter. Anschließend wird die Übertragbarkeit der Ergebnisse aus den beiden genannten Versuchsaufbauten diskutiert. Auf Basis einer weitreichenden Parametervariation lassen sich wesentliche Einflussgrößen auf die untersuchten Interaktionsmechanismen isolieren sowie die Möglichkeiten und Einsatzgrenzen des eingesetzten URANS-Lösers TRACE bewerten.
