Schnelllaufender Radialverdichter (SRV)

03.01.2014

Experimentelle Untersuchungen an neu entwickelten Verdichtern werden am Radialverdichterprüfstand zur Validierung neuer Designkonzepte und numerischer Strömungssimulationen durchgeführt. Zum Einsatz kommen neben der konventionellen Messtechnik verstärkt optische Messverfahren (punktuell und flächig) sowie im immer stärkeren Maße zeitauflösende Sensoren und Messsysteme, welche hier oft an die extremen Bedingungen (Druckverhältnis, Temperatur usw.) speziell adaptiert werden müssen.

Die Luft wird über ein Filtergehäuse, ein Venturi­rohr und einen Strömungsgleichrichter angesaugt. Im Laufrad erfährt diese durch die hohe Rotationsgeschwindigkeit eine große kinetische Energie, die dann im anschließenden Diffusor in Druckenergie umgewandelt wird. Mit der stufenlos einstellbaren Drossel in der Austrittsstrecke können die gewünschten Druckverhältnisse und Massenströme eingestellt werden. Im nachfolgenden Kühler wird die am Verdichteraustritt maximal 300°C warme Luft heruntergekühlt, bevor sie über den Schalldämpfer in die Umgebung tritt.

Abbildung 1: SRV4 mit Kompaktdiffusor

Zur Kennfeldermittlung werden die Totaldrücke und Totaltemperaturen vor und hinter der Stufe sowie Massenstrom und die Drehzahl gemessen. Der Massenstrom wird über das Venturirohr in der Ansaugstrecke bestimmt. Zusätzlich zur Drehzahlbestimmung durch einen Tachogenerator am Motor, kann die Drehzahl auch über verschiedene Triggersignale an der Verdichterwelle ermittelt werden.

Abbildung 2: Prüfstand-Innenansicht

 Die Totaltemperaturmessung vor dem Verdichter erfolgt in der Zulaufleitung mit 500 mm Durchmesser. Hinter dem Verdichter wird die Totaltemperatur mit vier Sonden in der Druckleitung und zwei weiteren Sonden im Sammelraum gemessen. Längs der Außenkontur des Laufrades sind eine Reihe statischer Druckmessbohrungen vorhanden, über die der Druckaufbau vom Radeintritt bis zum Diffusoraustritt bestimmt wird.

Neben diesen konventionellen Messtechniken kommen folgende optische Messverfahren zum Einsatz: Laser-Zwei-Focus Velocimetry (L2F), 2D und 3D-Particle Image Velocimetry (PIV), Doppler Global Velocimetry (DGV) (Abbildung 3).

Um detaillierte Kenntnisse und Informationen über aerodynamische Schallentstehungsmechanismen und die Geräuscheigenschaften von Radialverdichtern zu erhalten, werden Akustikmessungen durchgeführt, die spezielle Einbauten wie den reflexionsarmen Kanal, sowie einen mit Mikrofonen bestückten Drehkanal in der Ansaugstrecke erfordern.

Technische Daten

Drehzahl

60000

1/min

 

Umfangsgeschwindigkeit

700

m/s

 

Stufendruckverhältnis

9,5:1

 

 

Massenstrom

3,5

kg/s

 

Rotor Austrittsradius

250

mm

 

Durchmesser der Stufe Planetengetriebe

600

mm

 
Antrieb:      

2 fremderregte DC-Motoren

750

kW

 

Drehzahl

3000

1/min

 

 

Abbildung 3: Aufbau eines 3D – PIV Messsystems am Radialverdichterprüfstand

 




Kontakt
Andreas Peters
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Antriebstechnik
, Fan und Verdichter
Tel: +49 2203 601-2092

E-Mail: Andreas.Peters@dlr.de
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