Der Prüfstand wird für grundlegende aerodynamische Untersuchungen an Profilen der Turbomaschine und für das detaillierte Studium einzelner Strömungsphänomene im Verdichter eingesetzt. Die wesentlichen Vorteile der Untersuchung ebener Gitter liegen in der sehr guten messtechnischen sowie optischen Zugänglichkeit und in der Möglichkeit, die aerodynamischen und geometrischen Parameter unabhängig voneinander untersuchen zu können, was in der realen Maschine nicht möglich ist. Der Windkanal besitzt eine Messstrecke mit variabler Kanalhöhe und ermöglicht Anströmmachzahlen bis Ma1 = 1,4 mit einem sehr stabilen Betriebsverhalten insbesondere bei Schallanströmung (Ma1 = 1,0). Der Prüfstand wird im geschlossenen Kreis betrieben und erlaubt deshalb eine Variation der Reynoldszahl unabhängig von der Machzahl wobei sich der Totaldruck und die Totaltemperatur unabhängig voneinander einstellen lassen. Dies wird durch die zentrale Luftversorgung des DLR ermöglicht, wodurch der Windkanal eine außerordentliche Leistungsfähigkeit und hohe Flexibilität besitzt. Dadurch können die Untersuchungen unter Machzahl- und Reynoldszahlähnlichkeit (turbomaschinenähnliche Bedingungen) durchgeführt werden.
Einzigartig sind die großen Absaugkapazitäten der Anlage, die das Absaugen der Seitenwandgrenzschichten vor der Messstrecke, der oberen und unteren Bypasskanäle und den Betrieb der transsonischen oberen Endwand ermöglichen. Zur Kontrolle der Seitenwandgrenzschichten innerhalb der Schaufelkanäle und zur Unterdrückung der Sekundärströmung in den Randzonen wird ebenfalls das Absaugsystem eingesetzt. Die Zuströmturbulenz des Kanals ist mit 0,6% - 0,8% sehr gering, sie kann aber über den Einsatz verschiedener Turbulenzgitter stufenweise auf über 4 % erhöht werden.
Abbildung 1: Querschnitt durch den Transsonischen Gitterwindkanal Köln (TGK)
Abbildung 2: Transsonisches Schaufelgitter (Ma1 = 1,25)
Einsatzgebiete des Prüfstands
Parallel zum ebenen Gitterwindkanal wurde im Berichtszeitraum eine neue Ringgittermessstrecke aufgebaut. Eine Erweiterung und Modernisierung der Prozesssteuerung gemeinsam mit der zentralen Luftversorgung ermöglicht eine effektivere und genauere Einstellung der Versuchsparameter (Massenstrom, Totaldruck und Temperatur am Eintritt der Messtrecke). Zum Schutz der empfindlichen Messtechnik (z. B. Mehrloch- und Hitzdrahtsonden) wurde ein Feinpartikelfilter in der Zuströmung eingebaut.
Die erste Anwendung der neuen Messtrecke ist die detaillierte Untersuchung der Strömung in einem Verdichterübergangskanales (ICD) (siehe Abbildung 3).
Abbildung 3: Blick auf die neue Messstrecke - ein Verdichterübergangskanal (ICD)
Technische Daten
Tabelle 1: Technische Daten TGK
Messtechniken