A. Baumert

Diese Arbeit behandelt die Verlustentstehung in Verdichter-Tandemgittern. Den Schwerpunkt bildet die Untersuchung des Einflusses der Reynolds- und der Diffusionszahl auf die Verluste. Dazu wurden numerische Simulationen für unterkritische Strömungen an NACA-65 Profilen durchgeführt. Darüber hinaus wurde die Auswirkung der Transition auf die Profilverluste und die Verluste innerhalb der Nachläufe betrachtet. Die Untersuchungen erfolgten an Verdichtergittern unterschiedlicher Umlenkung und wurden zum Vergleich auch für Referenzprofile gleicher Staffelung und Wölbung durchgeführt. Analytische Berechnungen ergänzten die Simulationen und dienten dazu den Effekt der doppelten Grenzschichtausbildung in der Tandemkaskade genauer zu beleuchten. Es zeigte sich, dass bei hoher aerodynamischer Belastung Tandemgitter konventionellen Verdichtergittern überlegen sind, wobei von der Stabilität der Grenzschicht der hinteren Tandemschaufel profitiert wird. Bei niedrigen Umlenkungen stellt die frische Grenzschicht hingegen eine Verlustquelle dar, da die Grenzschicht einen höheren Widerstand erzeugt, die größere Belastbarkeit jedoch nicht ausgenutzt wird. Der Widerstand aller Profile fällt geringer aus, wenn sich anstelle vollturbulenter Grenzschichten ausreichend lange laminare Anlaufstrecken ausbilden. Die Nachlaufverluste sind in Tandemgittern gegenüber konventionellen Gittern als höher einzuschätzen.

This work investigates the generation of losses in compressor tandem cascades. The focus is on examining the influence of the Reynolds number and the diffusion number on these losses. For this purpose, numerical simulations were performed for subcritical flows on NACA-65 airfoils. Furthermore, the effect of the transition on airfoil losses and losses within the wakes was considered. The investigations were carried out on compressor cascades with varying deflections and, for comparison, were also performed on reference airfoils with the same pitch and camber. Analytical calculations complemented the simulations and served to elucidate the effect of the double boundary layer formation in the tandem cascade in more detail. It was shown that, under high aerodynamic loads, tandem cascades are superior to conventional compressor cascades, benefiting from the stability of the boundary layer of the trailing tandem blade. At low deflections, however, the newly formed boundary layer represents a source of loss, as the boundary layer generates higher drag, while its greater load-bearing capacity is not utilized. The drag of all airfoils is lower when sufficiently long laminar approach sections form instead of fully turbulent boundary layers. Wake losses are considered higher in tandem grids compared to conventional grids.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2012, Berlin

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2012

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 13 Seiten

urn:nbn:de:101:1-201211164024

Tandemgitter, Verdichter

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16.11.2012