Aerodynamik des Tandemgitters

Konventionelle Verdichtergitter stoßen bei der Realisierung einer höheren Umlenkung der Strömung innerhalb einer Passage aufgrund der aerodynamisch bedingten Gefahr der Strömungsablösung mehr und mehr an ihre Grenzen.

Eine Möglichkeit, das Druckverhältnis pro Stufe mit dem Ziel einer Stufenreduzierung im Gesamtsystem zu steigern, besteht in der Einführung einer neuartigen Beschaufelung statischer Verdichtergitter. Bei dieser als Tandembeschaufelung bezeichneten Konfiguration wird die Umlenkaufgabe und somit die Belastung auf zwei unmittelbar hintereinander angeordnete und aufeinander abgestimmte Schaufelreihen verteilt. Dadurch kann die Strömung trotz größeren Druckaufbaus deutlich stabiler geführt werden und so die Gefahr der Strömungsablösung drastisch reduziert werden.

Innerhalb dieses Forschungsvorhabens werden mit Hilfe von experimentellen und numerischen Untersuchungen die auftretenden Strömungsphänomene bei der Umströmung von Tandemschaufeln detailliert untersucht und Auslegungskriterien für die Entwicklung dieser Beschaufelung erarbeitet.

Ziel ist die Gewinnung eines tiefen Verständnisses über die Strömungsbesonderheiten vor allem im Seitenwandbereich, da hier die Effekte des zweiten Staupunktes in der Passage auf die wandnahen Bereiche erheblich sind. Die daraus resultierenden Sekundärströmungsphänomene können zu einem signifikanten Verlustanstieg führen, der durch eine optimierte Anordnung der Tandemschaufeln zueinander zu vermeiden ist.

Die experimentellen Daten werden genutzt, um sowohl die numerische Strömungssimulation zu validieren als auch die entscheidenden Parameter zur erfolgreichen Auslegung von Tandemschaufeln zu ermitteln. Zu diesen Parametern zählen unter anderem der Versatz der Schaufeln zueinander in Umfangrichtung, die Aufteilung der Belastung auf die einzelnen Schaufeln sowie die gesamte Umlenkaufgabe der Beschaufelung mit minimalen Totaldruckverlusten.