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Titel:

Experimentelle Untersuchungen der rotierenden Instabilität anhand gekoppelter PIV- und Hitzdrahtmessungen

Autor(en): M. Teich, G. Hermle, M. Lawerenz
Zusammenfassung: Die Autoren präsentieren in dieser Arbeit Hitzdraht getriggerte PIV-Messungen eines periodischen Phänomens in einer hochbelasteten ringförmigen Verdichter Stator-Kaskade. Dieses stationäre Gitter ist Bestandteil des am Fachgebiet Strömungsmaschinen installierten Ringgitterwindkanals, der es ermöglicht instationäre Effekte ohne Wechselwirkung mit rotierenden Schaufelreihen zu untersuchen. Im Fokus der Untersuchungen steht dabei das Phänomen der rotierenden Instabilität (RI). Bei RI handelt es sich um ein selbstinduziertes Phänomen, das bei hoher aerodynamischer Schaufelbelastung in Erscheinung tritt und sich als periodisch schwankendes Drucksignal darstellt, welches sich in Umfangsrichtung bewegt. Basierend auf zeitgleich durchgeführten PIV- und Hitzdrahtmessungen innerhalb einer Schaufelpassage wird die zeitliche Entwicklung des Strömungsfeldes bei RI näher untersucht. Um ein zeitliches Amplituden- und Phasenspektrum zu erhalten, wird das Hitzdrahtsignal mittels einerWavelet-Transformation analysiert. Anhand des Spektrums ist es möglich nur die PIV Ergebnisse zu berücksichtigen, die das Phänomen RI aufzeigen. Anschließend können die zugehörigen Phasenwinkel bestimmt werden, um die PIV Ergebnisse entsprechend ihrem Winkel in Klassen zu sortieren. Der Mittelwert jeder Klasse repräsentiert das mittlere Strömungsfeld des entsprechenden Phasenwinkels. Anschließend kann die statistisch mittlere Periode der RI durch die diskreten Ensemble-gemitteltenPIV Ergebnisse dargestellt werden. Durch die vorgestellte Methode ist es möglich die zeitliche Auflösung des PIV-Systems deutlich zu verbessern ungeachtet der eigentlichen technischen PIV-Messrate. In dem hier vorgestellten Fall ist die zeitliche Auflösung des statistischen Verfahrens vergleichbar mit einer Messrate entsprechend 1500Hz, wohingegen die technische PIV-Messrate bei 4Hz liegt. Die erreichbare zeitliche Auflösung ist nur durch die genutzte Anzahl an Phasenklassen und entsprechend durch die Anzahl der PIV Messungen limitiert.
Veranstaltung: Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2014, Augsburg
Verlag, Ort: Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2014
Medientyp: Conference Paper
Sprache: deutsch
Format: 21,0 x 29,7 cm, 7 Seiten
URN: urn:nbn:de:101:1-2014112125814
Stichworte zum Inhalt: Instationäre Strömungsphänomene, Rotierende Instabilität
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Veröffentlicht am: 21.11.2014