Gehäusestrukturierungen in Axialverdichtern bei verschiedenen Radialspaltweiten

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In Axialverdichtern moderner Gasturbinen nehmen die radialen Spalte zwischen den Verdichterschaufeln und dem Gehäuse im Betrieb häufig größere Werte an, als aus aerodynamischer Sicht vorteilhaft ist. Dies hat in der Regel einen negativen Einfluss auf Druckaufbau, Wirkungsgrad und Betriebsbereich des Verdichters. In der vorliegenden Arbeit werden umfangssymmetrische Gehäusestrukturierungen über dem Rotor bei verschiedenen Radialspaltweiten getestet und deren Einfluss auf die Strömung analysiert. Das Ziel ist eine Verringerung der negativen Effekte einer Radialspaltweitenvergrößerung durch die Wirkung der Nuten. Des Weiteren wird der Wirkmechanismus der Nuten herausgearbeitet. Mit Hilfe von Messergebnissen und numerischen Strömungssimulationen vom Niedergeschwindigkeitsverdichter der Technischen Universität Dresden kann eine deutliche Erweiterung des Betriebsbereiches bei drei der vier untersuchten Radialspaltweiten durch die untersuchte Umfangsnut aufgezeigt werden. Ebenso sind durch die Gehäusestrukturierung in gewissen Betriebsbereichen positive Auswirkungen auf Wirkungsgrad und Druckaufbau festzustellen. Es werden außerdem die Strömungsphänomene analysiert, die die positiven Effekte auf das Betriebsverhalten des Verdichters hervorrufen. Des Weiteren findet eine Betrachtung der Strömung im Verdichter nahe der Stabilitätsgrenze und deren Veränderung durch die Umfangsnut statt.