Transsonischer Gitterwindkanal Köln (TGK)

03.01.2014

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

  • Experimente zur Validierung von Strömungs­berechnungsverfahren
  • Entwicklung und Verifizierung neuer Profildesignkonzepte
  • Qualifizierung neuer Messverfahren unter turbomaschinenähnlichen Strömungsbedingungen
  • Grundlegende Untersuchungen von Strömungsphänomenen der Turbomaschine oder spezieller Konfigurationen wie zum Beispiel:
    • Grenzschichtentwicklung mit Transition und Ablösung, Effekte der Oberflächenrauhigkeit oder Verschmutzung, laminare und turbulente Stoß-Grenzschicht­interferenz
    • Analyse von Stoßschwingungen in Gittern
    • Passive und aktive Unterdrückung von Ablösungen
    • Analyse der Sekundärströmung und Eckenablösungen sowie deren Beeinflussung
    • Einfluss von Seitenwandkonturierungen, Pfeilung, V-Stellung und anderen 3D-Manipulationen
    • Spaltströmungen, Einfluss von Leckagen auf die Randzonenströmung
    • Auslegung und Analyse von Ausblasekonfigurationen
    • Kondensationseffekte in transsonischen Gittern
    • Beeinflussung von Nachläufen

Technische Daten

Tabelle 1: Technische Daten TGK

Messtechniken

  • Strömungsvisualisierung
    • Schlierenoptik
    • Ölanstrich
    • Flüssigkristalle
  • statische Druckbohrungen
  • 3- und 5-Lochsonden
  • Laser-2-Fokus Anemometer
  • PIV 

 

 

 




Kontakt
Sebastian Grund
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Antriebstechnik
, Fan und Verdichter
Tel: +49 2203 601 2280

E-Mail: Sebastian.Grund@dlr.de
Dr.-Ing. Alexander Hergt
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Antriebstechnik
, Fan und Verdichter
Tel: +49 2203601-2217

Fax: +49 30 310006-39

E-Mail: Alexander.Hergt@dlr.de
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