Arbeitsgebiet Vordrallregelung
Strömungsmaschinen werden im Allgemeinen für einen vorgegebenen Betriebspunkt ausgelegt.
Der Betrieb einer Anlage in anderen Betriebspunkten erfordert eine Anpassung von Massenstrom und spezifischer Stutzenarbeit bei möglichst gleichbleibendem Wirkungsgrad. Dies kann z.B. durch eine Drehzahländerung, eine Laufschaufeländerung oder eine Leitschaufelverstellung geschehen. In vielen Fällen, insbesondere bei mehrstufigen Maschinen, kommt aus konstruktiven Gründen nur eine Leitschaufelverstellung in Frage. In anderen Fällen, insbesondere bei einstufigen Maschinen, sind beide Schaufelverstellungen prinzipiell anwendbar, jedoch fällt die Entscheidung oft zugunsten der teureren Laufschaufelverstellung aus - wegen der in großen Teilen des Kennfeldes höheren Teillast- und Überlast-Wirkungsgrade. Hohe Wirkungsgrade werden bei der Leitschaufelverstellung aufgrund strömungsmechanischer Probleme nur in kleinsten Kennfeldbereichen erreicht.
Zur Verbesserung der Wirkungsgrade bei der Leitschaufelverstellung liegt unser Bemühen in der Entwicklung von Schaufelgittern für Vorleiträder, die es gestatten, wesentlich größere Umlenkungen ohne größere Grenzschichtablösungen zu verwirklichen als das bisher mit den einfachen Umstaffelungsgittern möglich ist.
Die Vordrallregelung in Turbomaschinen wird in vielen Fällen durch ungewölbte Profile, die um die Hochachse drehbar gelagert sind, realisiert. Vorteilhafter ist die Vordrallregelung mit einem Klappenvordrallregler, da mit dieser Regelungsmöglichkeit ein größerer Verstellbereich als mit der gewöhnlichen Methode erreicht werden kann.
Eine weitere Vergrößerung des Verstellbereichs kann durch gezielte Nutzung der Spaltströmung, die zwischen Vorkörper und Klappe entsteht, erreicht werden. Um diese Spaltströmung positiv zu nutzen bedarf es einer strömungstechnischen Optimierung der Profil- und Spaltgeometrie.
Hierzu werden mit Hilfe einer im Fachgebiet entwickelten Software unterschiedliche Profile variabler Spaltgeometrie generiert und anschließend numerisch untersucht.
Um die Unsicherheiten numerischer Untersuchungen einschätzen zu können werden Gittermessungen am institutseigenen Gitterwindkanal durchgeführt. Hierzu werden Nachlaufmessungen mit einer Fünflochsonde durchgeführt und Anstrichbilder zur Ermittlung der Strömungstopologie erstellt.