- Titel
- Rotierende Instabilitäten in Axialverdichtern
- Untertitel
- DFG Abschlussbericht MA 4922/9-1
- Zitierfähige Url:
- https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-1059489
- Übersetzter Titel (EN)
- Rotating instabilities in axial compressors : DFG final report MA 4922/9-1
- Erstveröffentlichung
- 2025
- DOI
- https://doi.org/10.25368/2026.120
- Abstract (DE)
- Im Projekt Rotierende Instabilitäten in Axialverdichtern wurde der Entstehungsmechanismus von Rotierenden Instabilitäten (RI) durch umfassende parametrische Studien in der linearen Kaskade und einem Verdichterrotor untersucht. Experimentelle Untersuchungen an einer linearen Verdichterkaskade unter Variation der Spaltweite und der Inzidenz (aerodyn. Belastung) gaben Rückschlüsse über das Strömungsfeld und Auftreten von Druckschwankungen. RI-ähnliche Signaturen im Frequenzbereich traten bei allen untersuchten Fällen, das heißt mit und ohne Spalt an der Schaufelspitze, auf und wurden mit steigender Spaltweite und Inzidenz verstärkt. Es festigte sich die Annahme, dass Scher-Schicht-Instabilitäten (SSI) zur Anregung von RI führen, da auch ohne Spalt typische Frequenzspektren gemessen werden konnten. Numerische Untersuchungen der linearen Kaskade konnten die experimentellen Ergebnisse untermauern, bedürfen jedoch des Einsatz von skalenauflösenden Verfahren wie zonaler LES. Um die Hypothese von SSI weiter zu stützen wurden Coanda-Düsen zur Einblasung von Luft in die Seitenwandgrenzschicht installiert, um gezielt Druck- und Geschwindigkeitsfluktuationen in der Scherschicht hervorzurufen. Einblasung in Strömungsrichtung hat Sekundärströmungen unterdrückt und führte zur Minderung oder zum gänzlichen Unterdrücken von RI ähnlichen Signaturen. Wenn entgegen der Strömungsrichtung Luft in die Grenzschicht eingebracht wurde, führt das hingegen zur Anregung von Sekundärströmungen und RI-Signaturen. In Bereichen hoher Turbulenz wurden RI gemessen und waren mit einem Wendepunkt im Geschwindigkeitsprofil erkennbar. Selbst ohne Schaufelinteraktion wurden RI gemessen, was für die Annahme von SSI als Entstehungsmechanismus spricht. Die Ergebnisse der linearen Kaskade bildeten die Grundlage für Untersuchungen am rotierenden Gitter. Am Niedergeschwindigkeitsverdichter der TU Dresden wurde mit Lufteinblasung in die Grenzschicht stromauf eines isolierten Rotors gearbeitet. Erste Ergebnisse zeigen auch im rotierenden System eine Unterdrückung von RI für die Einblasung in Strömungsrichtung. Einblasungen entgegen der Strömungsrichtung führten zum Auslösen von RI-Signaturen im, aber auch bereits vor dem Rotorgitter. Stromab des Rotorgitters wurden diese Effekte verstärkt. Die Ergebnisse bestätigten die Annahme, dass SSI ein möglicher Auslösemechanismus sind. Parallel zum Vorhaben zusätzlich durchgeführte numerische Simulationen des Rotors mit zLES konnten die Abhängigkeit des Auftretens von RI im Rotor von der Radialspaltweite und dem Betriebspunkt untermauern und im rotierenden System eine deutliche Interaktion zwischen den Spaltwirbeln mehrerer Passagen nachweisen. Vergleichende Betrachtungen der Simulationen in der linearen Kaskade und des Rotors und damit verbundenen Unterschiede sind Teil der noch ausstehenden Dissertation des Bearbeiters. Das Vorhaben lieferte wichtige Erkenntnisse zum Entstehungsmechanismus von RI-ähnlichen Druckschwankungen im linearen Gitter und für deren Übertragung ins rotierende System. Ergebnisse wurden in drei internationalen Konferenzbeiträgen veröffentlicht und werden im Rahmen des Workshops zu Verdichteraerodynamik anlässlich des 30-jährigen Betriebs des NGV Dresden vorgestellt.
- Freie Schlagwörter (DE)
- Verdichter, Rotierende Instabilitäten, Aerodynamik
- Klassifikation (DDC)
- 620
- Klassifikation (RVK)
- ZL 5850
- BetreuerIn Hochschule / Universität
- Prof. Dr.-Ing. habil. Ronald Mailach
- Herausgeber (Institution)
- Technische Universität Dresden, Dresden
- Förder- / Projektangaben
- Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Rotierende Instabilitäten in Axialverdichtern - Untersuchung des Entstehungsmechanismus im stehenden und rotierenden Schaufelgitter
ID: 408926647 - URN Qucosa
- urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-1059489
- Veröffentlichungsdatum Qucosa
- 14.07.2026
- Dokumenttyp
- Forschungsbericht
- Sprache des Dokumentes
- Deutsch
- Lizenz / Rechtehinweis
CC BY 4.0- Inhaltsverzeichnis
1 Allgemeine Angaben 2 Arbeits- und Ergebnisbericht 3 Zusammenfassung