Turbomaschinen kommen in zahlreichen Anwendungen wie in der Energieerzeugung, in Flugzeugantrieben oder industriellen Produktionsanlagen zum Einsatz und sind in der heutigen Welt nicht mehr wegzudenken. Um sie energieeffizienter zu gestalten, kann entweder das Druckverhältnis erhöht oder der Arbeitsbereich erweitert werden. Dies führt die Maschinen jedoch an ihre Stabilitätsgrenze bei der Strömungseffekte auftreten können, die vom Einbruch der Leistung bis hin zum Versagen der Maschine führen können.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit experimentellen Untersuchungen zu einem dieser Strömungseffekte, der "Rotierenden Instabilität" (RI). Im ersten Teil der Arbeit wird auf die grundlegenden Begrifflichkeiten und das Strömungsverhalten in einem Verdichter eingegangen. Im weiteren Verlauf werden das zu untersuchende stehende Verdichtergitter und die konstruktiven Maßnahmen zur Realisierung von optischen Messverfahren beschrieben.
Nach dieser Einführung wird auf die Ergebnisse der High-Speed Particle Image Velocimetry Messungen eingegangen. Die zeitlich gemittelten Strömungsfelder dienen am Anfang zur Beschreibung der Randbedingungen. Weiterhin wird auf die Entwicklung der gemittelten Strömungsprofile über der Lauflänge eingegangen. Die anschließenden Analysen der instationären Strömungsfelder weisen die charakteristischen Eigenschaften der RI, die bisher hauptsächlich nur mit wandbündigen Drucksensoren und Mikrofonen nachgewiesen wurden, in der Strömung bzw. den Strömungsfeldern nach. Anhand der weiterführenden Auswertung werden die markanten Frequenzen aus der Kammstruktur der RI zur Visualisierung verwendet und über die gemessenen Ebenen aufgetragen. Damit lässt sich das Gebiet der RI im Verdichtergitter eindeutig lokalisieren, begrenzen und über die Intensität auf den Entstehungsort schließen. Damit liefert diese Arbeit einen Baustein für die im Verbundprojekt entstandene neue Hypothese zum Entstehungsmechanismus der RI.
Aktualisiert: 2022-12-31
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The present study deals with the flow phenomenon Rotating Instability (RI), which is predominantly observed in axial compressors at off-design conditions e.g. near stall. It potentially induces noise and triggers blade vibrations. Despite numerous studies, the characteristics and the source of RI are not completely understood. Consequently, the prediction of RI for new machines is still not possible. However, for using Rotating Instability as a potential indicator for critical operating conditions or even for preventing the onset of RI, reliable detection of RI and better understanding about this phenomenon is essential.
The objective of this work is to identify and to visualize characteristic flow topology corresponding to RI by means of Stereo High-Speed Particle Image Velocimetry (PIV). The experimental investigations were carried out in an annular compressor cascade with and without hub clearance. By using combined correlation techniques the spectral characteristics, the spatial extension of the RI and the characteristic flow structures were identified and visualized in configurations with and without hub clearance. The investigations point out that the general flow mechanism of RI is similar in compressor cascades with and without hub clearance. Overall, this work gives important insights into the complex phenomenon Rotating Instability, which can be taken into account when developing compressors in the future.
Aktualisiert: 2022-12-31
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In diesem Lehrbuch werden die wesentlichen Schritte und Abläufe für die Planung und Durchführung von Automatisierungsprojekten im Bereich der Verfahrenstechnik beschrieben, wobei sowohl kontinuierliche als auch ereignisdiskrete Prozesse betrachtet werden. Ausgehend vom allgemeinen Aufbau einer Automatisierungsanlage werden dazu Erarbeitung und Inhalt der wesentlichen Projektunterlagen, Regelungs- bzw. Steuerungsentwurf sowie Grundlagen zur Projektierung der Hilfsenergieversorgung erläutert. Darstellungen zur Angebotserstellung und Kalkulation von Automatisierungsprojekten runden das Thema ab.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Aktualisiert: 2020-09-07
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Aktualisiert: 2020-09-07
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