Gehäusestrukturierungen in Axialverdichtern bei verschiedenen Radialspaltweiten
Rolfes Matthias
In Axialverdichtern moderner Gasturbinen nehmen die radialen
Spalte zwischen den Verdichterschaufeln und dem Gehäuse
im Betrieb häufig größere Werte an, als aus aerodynamischer
Sicht vorteilhaft ist. Dies hat in der Regel einen negativen
Einfluss auf Druckaufbau, Wirkungsgrad und Betriebsbereich
des Verdichters.
In der vorliegenden Arbeit werden umfangssymmetrische
Gehäusestrukturierungen über dem Rotor bei verschiedenen
Radialspaltweiten getestet und deren Einfluss auf die Strömung
analysiert. Das Ziel ist eine Verringerung der negativen Effekte
einer Radialspaltweitenvergrößerung durch die Wirkung der
Nuten. Des Weiteren wird der Wirkmechanismus der Nuten
herausgearbeitet.
Mit Hilfe von Messergebnissen und numerischen
Strömungssimulationen vom Niedergeschwindigkeitsverdichter
der Technischen Universität Dresden kann eine
deutliche Erweiterung des Betriebsbereiches bei drei der
vier untersuchten Radialspaltweiten durch die untersuchte
Umfangsnut aufgezeigt werden. Ebenso sind durch die
Gehäusestrukturierung in gewissen Betriebsbereichen
positive Auswirkungen auf Wirkungsgrad und Druckaufbau
festzustellen. Es werden außerdem die Strömungsphänomene
analysiert, die die positiven Effekte auf das Betriebsverhalten
des Verdichters hervorrufen. Des Weiteren findet eine
Betrachtung der Strömung im Verdichter nahe der Stabilitätsgrenze
und deren Veränderung durch die Umfangsnut statt.
