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48,80 €ISBN 978-3-8440-8289-0Softcover172 pages62 figures242 g21 x 14,8 cmGermanThesis
November 2021
Andreas Schiffer
Beitrag zur experimentellen Untersuchung selbsterregter Strömungsvorgänge im stehenden Verzögerungsgitter
Zur Eindämmung der Folgen durch die globale Erderwärmung ist es von großer Bedeutung, den Ausstoß an Treibhausgasen aus fossilen Energieträgern zu reduzieren. Hierzu müssen alle emittierenden Sektoren einen Beitrag leisten. Neben der industriellen Prozessanwendung sind Turbomaschinen im Bereich der Luftfahrt sowie der Energieumwandlung weit verbreitet.
Eine Reduktion an Treibhausgasen kann dabei durch eine Ressourceneinsparung aufgrund einer Steigerung des Wirkungsgrades erzielt werden, wobei ein sicherer Anlagenbetrieb gewährleistet werden muss.
Die Bereiche hoher Wirkungsgrade zeichnen sich im Verdichterkennfeld durch einen geringen Abstand zur Pumpgrenze aus. In diesen Gebieten kommt es aufgrund der hohen Schaufelbelastung zur Ausbildung von instationären Strömungsphänomenen wie dem Verdichterpumpen, die Rotierende Ablösung und die Rotierenden Instabilität (RI). Dabei ist die RI den beiden anderen Phänomenen vorgelagert und kann somit als ein Indikator für eine hohe aerodynamische Belastung angesehen werden. Da die Entstehungsmechanismen noch nicht vollständig geklärt sind, bedarf es hierzu weiterer Forschungsarbeit. Diese Arbeit beschäftigt sich in diesem Rahmen mit der experimentellen Untersuchung der RI.
Die Untersuchungen wurden an einem stehenden Verzögerungsgitter eines Ringgitterwindkanals sowohl mit stationärer als auch instationärer Messtechnik durchgeführt. Hierzu wurden neben einer pneumatischen 5-Loch-Sonde die Hitzdrahtanemometrie, piezoresistive Druckaufnehmer sowie ein Stereo Particle Image Velocimetry Messsystem eingesetzt.
Eine Reduktion an Treibhausgasen kann dabei durch eine Ressourceneinsparung aufgrund einer Steigerung des Wirkungsgrades erzielt werden, wobei ein sicherer Anlagenbetrieb gewährleistet werden muss.
Die Bereiche hoher Wirkungsgrade zeichnen sich im Verdichterkennfeld durch einen geringen Abstand zur Pumpgrenze aus. In diesen Gebieten kommt es aufgrund der hohen Schaufelbelastung zur Ausbildung von instationären Strömungsphänomenen wie dem Verdichterpumpen, die Rotierende Ablösung und die Rotierenden Instabilität (RI). Dabei ist die RI den beiden anderen Phänomenen vorgelagert und kann somit als ein Indikator für eine hohe aerodynamische Belastung angesehen werden. Da die Entstehungsmechanismen noch nicht vollständig geklärt sind, bedarf es hierzu weiterer Forschungsarbeit. Diese Arbeit beschäftigt sich in diesem Rahmen mit der experimentellen Untersuchung der RI.
Die Untersuchungen wurden an einem stehenden Verzögerungsgitter eines Ringgitterwindkanals sowohl mit stationärer als auch instationärer Messtechnik durchgeführt. Hierzu wurden neben einer pneumatischen 5-Loch-Sonde die Hitzdrahtanemometrie, piezoresistive Druckaufnehmer sowie ein Stereo Particle Image Velocimetry Messsystem eingesetzt.
Keywords: Rotierende Instabilität; Rotierende Ablösung; Verdichterpumpen; Verdichterströmung; Instationäres Strömungsphänomen; Particle Image Velocimetry
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52353 Düren
Germany
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