Bewertung von Fluideinblasung an einem mehrstufigen Hochdruckverdichter mit einem Stromlinienkrümmungsverfahren

Abstract

Fluideinblasung im Bereich der Schaufelspitze vor einem spitzenkritischen Rotor stellt eine Möglichkeit zur Erweiterung des stabilen Betriebsbereichs eines Axialverdichters dar. Mit diesem Thema beschäftigte sich in den letzten Jahren eine Vielzahl von Autoren, wobei zumeist Messungen oder CFD-Rechnungen die Grundlage für die Untersuchungen bildeten (siehe [4], [8], [13], [19], [22]).<br />Um Einblasung im Zuge einer schnellen Vorauslegung eines Verdichters mit berücksichtigen zu können, bedarf es Berechnungsverfahren, welche einen kleineren Zeit- und Kostenaufwand erfordern. Eine Möglichkeit stellt dabei das Stromlinienkrümmungsverfahren dar, welches gerade im Bereich der Vorauslegung breite Anwendung findet. Dabei handelt es sich um ein umfangssymmetrisches Verfahren zur Strömungsberechnung. Die diskrete Einblasung mit mehreren Einblasestellen am Umfang verteilt, welche im Vergleich zum Umfangsschlitz das größere Potential verspricht, verursacht zeitlich instationäre Zu- strömbedingungen im Relativsystem des nachfolgenden Rotors. In diesem Zusammenhang wurde von Pichler [17] ein Berechnungsverfahren entwickelt, das es ermöglicht, das instationäre Verhalten in ein Stromlinienkrümmungsverfahren zu implementieren und damit Fälle mit diskreter Einblasung zu berechnen.<br />Das Berechnungsverfahren wird in der vorliegenden Arbeit anhand von Messdaten validiert und dahingehend erweitert, um die in einer Triebwerksanordnung angewendete Umblasung modellieren zu können. Im Zuge einer Konzeptstudie erfolgt dann mit Hilfe des Stromlinienkrümmungsverfahrens eine Neuauslegung eines bestehenden Verdichters, die das Potential der Einblasung bei Teillast nutzt, um im ADP eine Reduktion des spezifischen Treibstoffverbrauchs zu erzielen.