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Strömung und Schallabstrahlung von Seitenkanalverdichtern

Strömung in einem Seitenkanalverdichter

Seitenkanalverdichter generieren im Vergleich zu den üblichen Turbomaschinen wie Axial- oder Radialgebläsen verhältnismäßig hohe Drucksprünge. Die hohen Druckzahlen von über 20 werden durch die Form von Laufrad und Seitenkanal, die das Fluid zu einer mehrfachen Schaufelpassage zwingen, ermöglicht. Eine geometrische Verengung des Seitenkanals, der Unterbrecher, trennt den Saugstutzen vom Druckstutzen und sorgt für ein Abstreifen des Fluides am Druckstutzen. Gleichzeitig durch die Strömungsvorgänge am Unterbrecher dominante (aero-)akustische Quellen generiert.
In Seitenkanalverdichter formt sich ein relativ komplexes Strömungsfeld. Die Hauptströmung in peripherer Richtung wird überlagert von einer Rotation in der Seitenkanalebene aufgrund des Zentrifugalkrafteinfluss, so dass eine helixförmiges Strömungsfeld resultiert. Dieser Mechanismus führt zu einem stetigen Druckaufbau über einen Umfangswinkel von ca. 300°. Aufgrund der geometrischen Gegebenheiten wird ein Teil des Fluides zwischen den Schaufeln eingeschlossen und über den Unterbrecher hinweg transportiert. Bereits während des Überstreifen des Unterbrechers, ab einem Winkel von 300° setzt der Entspannungsvorgang zur Saugseite ein.
Das Verhalten kann durch Druckmessungen innerhalb einer Schaufelzelle im rotierenden System bestätigt werden. Die Verzögerungseffekte der Strömung auf der Druckseite des Unterbrechers sowie die saugseitigen Entspannungseffekte sind die dominanten Mechanismen der Strukturanregung und der Schallabstrahlung. Die dienen dem Grundverständnis der Schallentstehung in Seitenkanalverdichtern mit dem Ziel der Reduktion der Schallabstrahlung.

Sven Münsterjohann

  • Tätigkeit: Wiss. Mitarbeiter