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Hoch­geschwindig­keits-Axial­verdichter

Hoch­geschwindig­keits-Axial­verdichter

Der Hochgeschwindigkeits-Axialverdichter des TFD zeichnet sich durch realitätsnahe, transsonische Strömungsbedingungen aus. Aufgrund der vorhandenen Rotorkonfigurationen (4-stufige CDA-, 4,5-stufige Tandem-, 3- und 6-stufige Konfiguration) eignet sich der Hochgeschwindigkeits-Axialverdichter besonders zur Untersuchung von Mehrstufeneffekten. Durch das kleine Volumen zwischen letzter Statorreihe und Ringdrossel am Austritt kann der Verdichter bis ins Pumpen hinein betrieben werden, ohne dass ein Schaufelschaden resultiert. Somit ist die Vermessung des kompletten Kennfeldbereichs möglich.

Einsatzgebiet

Untersuchung von aktiven und passiven Maßnahmen zur Reduzierung der Sekundärströmungsverluste und zur Erweiterung des Arbeitsbereichs unter realitätsnahen Strömungsbedingungen

Beschreibung

Durch zahlreiche Messzugänge zwischen jeder Schaufelreihe kann nahezu die gesamte Bandbreite an Sonden, angefangen von stationären, pneumatischen Mehrlochsonden über instationäre Mehrlochsonden bis hin zu CTA, zur Vermessung des Strömungsfeldes eingesetzt werden. Des Weiteren bietet der Verdichter hinter dem Stator der dritten Stufe die Möglichkeit der optischen Vermessung des Strömungsfeldes mittels L2F-Messtechnik. Anhand der umfangreichen Expertise im Bereich der CFD-Simulationen am Axialverdichter sowie der daraus resultierenden Datenbasis können anhand der experimentellen Ergebnisse validierte numerische Simulationen herangezogen werden, um messtechnisch schwer zu erfassende Vorgänge in der Strömung eingehender zu untersuchen.

In den letzten Jahren wurden hauptsächlich Untersuchungen an der 4-stufigen Konfiguration zur Reduktion von Sekundärströmungsverlusten durch Bow-/Sweep- sowie seitenwandkonturierte Beschaufelungen durchgeführt. Zudem wurde das Phänomen der akustischen Resonanz beobachtet und messtechnisch erfasst. Aktuell werden  Projekte zur aktiven Strömungsbeeinflussung durch Einblasung impulsreichen oder Absaugung impulsarmen Fluids an der 4-stufigen Konfiguration erforscht. Parallel dazu finden experimentelle Untersuchungen zu Sekundärströmungsverlusten an der 4,5-stufigen Tandem-Konfiguration statt.

Bild - Schema des Hochgeschwindigkeit-Axialverdichter-Prüfstands Bild - Schema des Hochgeschwindigkeit-Axialverdichter-Prüfstands Bild - Schema des Hochgeschwindigkeit-Axialverdichter-Prüfstands
Schema des Hochgeschwindigkeit-Axialverdichter-Prüfstands
Bild - 4-stufige Rotorkonfiguration des Hochgeschwindigkeits-Axialverdichters Bild - 4-stufige Rotorkonfiguration des Hochgeschwindigkeits-Axialverdichters Bild - 4-stufige Rotorkonfiguration des Hochgeschwindigkeits-Axialverdichters
4-stufige Rotorkonfiguration des Hochgeschwindigkeits-Axialverdichters
Bild - Darstellung der nabenseitigen Eckenablösung des Stators der zweiten Stufe in einer numerischen Simulation Bild - Darstellung der nabenseitigen Eckenablösung des Stators der zweiten Stufe in einer numerischen Simulation Bild - Darstellung der nabenseitigen Eckenablösung des Stators der zweiten Stufe in einer numerischen Simulation
Darstellung der nabenseitigen Eckenablösung des Stators der zweiten Stufe in einer numerischen Simulation

Eingesetzte Messtechnik

  • Stationäre und instationäre Druckmesstechnik
  • Temperaturmesstechnik (Typ K & Pt100)
  • radial-periphere Traversierung mit stationären und instationären Mehrloch-Strömungsvektorsonden hinter allen Statorreihen
  • radialeTraversierung mit stationären und instationären Mehrloch-Strömungsvektorsonden hinter allen Rotorreihen
  • CTA/ CCA Sonden zur Messung der Geschwindigkeitsvektoren und der Turbulenz des Strömungsfeldes
  • L2F zwischen Rotor und Stator der Stufe 3
  • Möglichkeit des Einsatzes eines Tip-Timing Messsystems
  • Beschleunigungssensoren zur Schwingungsüberwachung
  • Drehmomentmesswelle

Kenndaten (4-stufige Konfiguration)

Stufenzahl4
Drehzahl18.000 1/min
Durchsatz8,11 kg/s bei 60 kPa Totaldruck am Eintritt
Totaldruckverhältnis2,87
Antriebsleistungmax. 950 kW
Variabler Eintrittsdruckca. 55 - 95 kPa

Ansprechpartner

Mona Amer, M.Sc.
Gruppenleitung
Aeroakustik / Aeroelastik und Windenergie
Adresse
An der Universität 1
30823 Garbsen
Gebäude
Raum
202
Adresse
An der Universität 1
30823 Garbsen
Gebäude
Raum
202