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Aktive Strömungsbeeinflussung in Axialverdichtern durch den Einsatz von Einblasung (Berichte aus der Luft- und Raumfahrttechnik)

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de Limba Germană Carte Paperback – 20 May 2011
Die vorliegende Arbeit berichtet über experimentelle und numerische Untersuchungen zur aktiven Strömungsbeeinflussung in Axialverdichtern durch den Einsatz von Einblasung. Die genannte aktive Maßnahme stellt eine Möglichkeit dar, den Anforderungen an moderne Triebwerksverdichter - die Größe und das Gewicht der Maschinen zu reduzieren mit der Folge einer sehr hohen aerodynamischen Belastung der zugehörigen Beschaufelungen - gerecht zu werden.Betrachtet wurde zum einen die Einblasung in Rotoren einstufiger Axialverdichter mit dem Ziel einer Erweiterung des Arbeitsbereichs. Ist ein Ausbruch von Spalt- und Spaltwirbelströmungen vor die Beschaufelung des Rotors für den Übergang in den Rotating Stall verantwortlich, so kann mit Hilfe einer diskreten gehäusebündigen Einblasung diese Form des Strömungsabrisses zu kleineren Lieferzahlen hinausgezögert werden. Bereits ein vergleichsweise kleiner Strahlimpuls führt zu einer merklichen Verschiebung des Strömungsabrisses. Je größer der eingesetzte Impuls gewählt wird, desto deutlicher fällt die zugehörige Arbeitsbereichserweiterung aus. Ein immer höherer Energieeintrag in die Strömung führt gleichzeitig aber zu einem zunehmenden Rückgang des Wirkungsgrads.Zum anderen erfolgten Untersuchungen an Statoren mit Einblasung zur Erhöhung der aerodynamischen Belastung. In einem ersten Fall wurde auf Basis einer experimentell und numerisch untersuchten Konfiguration für ein hoch umlenkendes ebenes Statorgitter eine seitenwandbündige Einblasung im Bereich der Saugspitze in einer numerischen Strömungssimulation betrachtet. Im zweiten Fall erfolgte die Analyse zweidimensionaler numerischer Strömungssimulationen für ein Gitter aus Profilen mit Zirkulationskontrolle durch Ausblasung über die runde Hinterkante. Für beide Fälle konnte ein Potential für den Einsatz aktiver Strömungsbeeinflussung zur Erhöhung der aerodynamischen Belastung ermittelt werden. Effizienzbetrachtungen belegen allerdings auch hier, dass sich, trotz einer weiteren Verbesserung einzelner aerodynamischer Kenngrößen, hohe Strahlimpulse als energetisch zunehmend ungünstig erweisen.Eine abschließende Diskussion aktiver Strömungbeeinflussung aus Sicht des Gesamtsystems Flugtriebwerk bestätigt die zuvor genannten Schlussfolgerungen. Eine wirkungsvolle Beeinflussung der Strömung in Verdichterrotoren und -statoren ist aus aerodynamischer Sicht möglich. Wird die hierzu benötigte energiereiche Druckluft dem System entnommen, kommt es allerdings in den meisten Fällen zu Wirkungsgradeinbußen, so dass in dieser Form lediglich ein temporärer Einsatz der vorgestellten aktiven Maßnahmen sinnvoll ist. Neuere Entwicklungen auf dem Gebiet der Aktuatorik lassen aber für die Zukunft energetisch deutlich günstigere Beeinflussungsmöglichkeiten erwarten.
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Specificații

ISBN-13: 9783844001006
ISBN-10: 384400100X
Pagini: 220
Ilustrații: 14 farbige Abbildungen
Dimensiuni: 152 x 208 x 15 mm
Greutate: 0.31 kg
Editura: Shaker Verlag
Seria Berichte aus der Luft- und Raumfahrttechnik