Theoretische Untersuchungen Zur Weiterentwicklung Der Kennfeldberechnung Vielstufiger Axialverdichter

ISBN-13: 9783531030319 / Niemiecki / Miękka / 1981 / 112 str.

Klaus Grahl

Opis

Dieser Bericht schlieBt das Forschungsvorhaben "Theoretische Unter suchungen zur Weiterentwicklung der KEmnfeldberechnung vielstufiger Axialverdichter" abo Trotz der Betonung der Theorie im Titel wurden die mit den benutzten theoretischen Ansatzen erhaltenen Ergebnisse mit gemessenen Teillastdaten an vielstufigen Verdichtern verglichen. Der Vergleich zwischen den Werten theoretischer Berechnungsmethoden und den experimentell ermittelten Werten liefert u. a. wertvolle Auf schlUsse Uber die Notwendigkeit der Weiterentwicklung dieser Verfahren und zur Berechnung der instationaren Arbeitsgrenze des Verdichters. Die Verfasser mochten dem Herrn Minister fUr Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen fUr die finanzielle Forderung dieser Forschungsarbeit hiermit ihren verbindlichsten Dank aussprechen. v 1 l. Einleitung 3 Bezeichnungen 6 2. Physikalisch-mathematische Beschreibung des erweiterten Kennfeldberechnungsprogrammes 6 2. 1 Allgemeine Betrachtungen 7 2. 2 Ableitung der Differentialgleichung des radialen Gleichgewichtes 12 2. 3 Grenzschichttheorie nach Mellor 16 2. 4 Vergleich Messung - Rechnung mit den Basis Werten fUr H. K und c f 20 3. Verbesserung des Kennfeldberechnungsverfahrens 3. 1 Erarbeitung eines Verlustmodells und Aufstellen der 20 Sekundar- und Spaltstromungskorrelation 3. 2 Verbesserung der GUte des Verfahrens durch Einengung 25 der Bereiche der frei wahlbaren Konstanten cf' H und K 3. 2. 1 EinfluB des Formfaktors H 25 3. 2. 2 EinfluB des Leakagefaktors K 26 3. 2. 3 EinfluB des Seitenwandreibungsgesetzes 35 3. 2. 4 EinfluB des Formfaktors bei konstantem c 40 3. 2. 5 Ermittlung einer optimalen Parameterkomb nation 40 3. 3 Verlustverteilung Uber der Sc aufelhohe 41 3.

Spis treści

1. Einleitung.- Bezeichnungen.- 2. Physikalisch-mathematische Beschreibung des erweiterten Kennfeld berechnungsprogrammes.- 2.1 Allgemeine Betrachtungen.- 2.2 Ableitung der Differentialgleichung des radialen Gleichgewichtes.- 2.3 Grenzschichttheorie nach Mellor.- 2.4 Vergleich Messung — Rechnung mit den Basis Werten für H, K und cf.- 3 Verbesserung des Kennfeldberechnungsverfahrens.- 3.1 Erarbeitung eines Verlustmodells und Aufstellen der Sekundär- und Spaltströmungskorrelation.- 3.2 Verbesserung der Güte des Verfahrens durch Einengung der Bereiche der frei wählbaren Konstanten cf, H und K.- 3.2.1 Einfluß des Formfaktors H.- 3.2.2 Einfluß des Leakagefaktors K.- 3.2.3 Einfluß des Seitenwandreibungsgesetzes.- 3.2.4 Einfluß des Formfaktors bei konstantem c­.- 3.2.5 Ermittlung einer optimalen Parameterkomb1nation.- 3.3 Verlustverteilung über der Schaufelhöhe.- 3.4 Theoretische Betrachtung des wichtigen praxisnahen Falles zusammengewachsener Seitenwandgrenzschichten bei Verdichtern mit hoher Stufenzahl.- 3.4.1 Betrachtung der vollausgebildeten Verdichterströmung.- 3.4.2 Grenzschichtgleichungen und berechnete Größen im Integralverfahren.- 3.4.3 Bestimmung der Ebene II.- 3.4.4 Betrachtung des vollausgebildeten Grenzschichtprofils.- 3.4.4.1 Strömung im ebenen Kanal.- 3.4.4.2 Strömung im Ringraum einer Turbomaschine.- 4 Bestimmung der Stabilitätsgrenze.- 4.1 Anwendung der verbesserten Kennfeldrechnung.- 4.2 Untersuchung des umlaufenden Abreißens.- 4.2.1 Erläuterung des Begriffs Einteilung und pbersicht zum allgemeinen Stand der Untersuchungen.- 4.2.2 Kurze Herleitung der mathematischen Grundlagen zu einer “rotating-stall”-Theorie.- 4.2.3 Numerische Auswertung der beschriebenen Theorie (Fortran-Rechenprogramm).- 4.2.4 Vergleich zwischen theoretisch bestimmter und gemessener Stabilitätsgrenze an verschiedenen Axialverdichtern.- 4.2.4.1 2-stufiger Versuchtsverdichter des Fachgebietes.- 4.2.4.2 3-stufiger Verdichter.- 4.2.5 Die Bedeutung einiger vereinfachender Annahmen zur “Theorie kleiner Störungen” in Hinblick auf die reale instationäre Verdichterströmung.- 4.2.5.1 Vernachlässigung eines instationären Gitterübertragungsverhaltens.- 4.2.5.2 Linearisierung der Gittercharakteristik.- 4.2.5.3 Vernachlässigung des Einflusses der Wandgrenzschicht.- 5. Theoretische Untersuchung des Einflusses der Eintrittsverdrängungsdicke und der radialen Spaltweite auf die Verdichterkennlinie.- 5.1 Einfluß der Eintrittsverdrängungsdicke.- 5.2 Einfluß der Spaltweite.- 6. Zusammenfassung und Ausblick.- 7. Literaturverzeichnis.