Rotierende Ablösung und Pumpen als gekoppelte Instabilitätsform in Axialverdichtern

Zusammenfassung Instabile Str?mungsvorg?nge in Axialverdichtern werden entsprechend ihrer periodischen Erscheinungsform in die rotierende Abl?sung und das Pumpen klassifiziert. Sie verursachen kritische Betriebszust?nde mit extrem hohen dynamischen Belastungen aller Baugruppen. Dies gilt insbesondere für Flugtriebwerksverdichter, deren stabiler Betrieb durch h?ufige Lastwechsel und zus?tzlich auftretende Einlaufst?rung stark gef?hrdet ist. Gegenma?nahmen werden um so erfolgreicher sein, je besser die str?mungsmechanischen Vorg?nge sowohl in der Entstehungsphase als auch w?hrend des instabilen Verdichterbetriebes verstanden werden. Experimentelle Untersuchungen sind in vielen F?llen aufgrund des Risikos gro?er Materialsch?den nicht durchführbar, so da? theoretische Verfahren zunehmende Bedeutung erlangen. In der vorliegenden Arbeit wird ein Rechenmodell vorgestellt, mit dessen Hilfe die instation?ren str?mungsmechanischen Vorg?nge simuliert werden k?nnen und das Aussagen über den Zusammenhang zwischen einigen Systemparametern und den instabilen Str?mungsph?nomenen erm?glicht. Im Vordergrund steht hierbei die Darstellung der rotierenden Abl?sung und des Pumpvorgangs als eine gekoppelte Instabilit?tsform. Ein einfaches Modell einer Verdichteranlage wird ausgew?hlt, bestehend aus dem Einlauf, einem einzelnen Laufrad, dem Druckstutzen und einem Speicher mit Drosselvorrichtung, um diese Kopplung mit einem numerischen L?sungsverfahren nachzuweisen. Es stellt die Str?mung als einen zweidimensionalen, instation?ren, kompressiblen Vorgang dar, wobei die Verlust- und Umlenkkorrelationen des Laufrades sowie die übertragungsgleichungen des Speichers in den entsprechenden Randkoordinaten berücksichtigt werden. Umfangsabh?ngige Totaldruckst?rungen werden in Form eines St?rgitterbeiwertes der Str?mung im Ansaugstutzen überlagert. Die Entwicklung des periodisch instation?ren Str?mungsfeldes in Abh?ngigkeit vom Speichervolumen und der Drosselstellung wird in ausgew?hlten Simulationsbeispielen diskutiert. Zur vollst?ndigen Auswertung der Stabilit?tsuntersuchung wird die Pumpfrequenz, die Frequenz umlaufender Str?mungsinstabilit?ten und die Anzahl der Abl?sezellen herangezogen. Herrn Professor Dr.-Ing.Wilhelm Dettmering zum 75. Geburtstag gewidmet