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Einfluss der Zuströmbedingungen auf das akustische und aerodynamische Verhalten von radialen Turbomaschinen

Das aerodynamische und insbesondere das akustische Verhalten von Turbomaschinen werden durch die Eigenschaften der Zuströmung merklich beeinflusst. Sowohl die räumliche und zeitliche Geschwindigkeitsverteilung in der Laufrad-Zuströmung als auch deren Turbulenzeigenschaften wirken sich hierbei aus.

Die Thematik wurde bei axialen Turbomaschinen bereits umfangreich in der Literatur behandelt, bei radialen Turbomaschinen finden sich hierzu jedoch vergleichsweise wenig Arbeiten. Dies mag zum Teil an der Überlagerung verschiedener Effekte liegen, die eine Untersuchung erschweren. Denn bei radialen Turbomaschinen erfolgt bauartbedingt immer eine Strömungsumlenkung von der achsparallelen Richtung in eine radiale Ringströmung oder umgekehrt. Im Falle von radialen Pumpen, bei denen der statische Druck am Laufradsaugmund in der Regel niedriger ist als am Laufradaustritt, wird ein Blindvolumenstrom durch die Saugmunddichtung in Richtung Laufradeintritt erzeugt. Das Zusammenwirken der beschriebenen Effekte resultiert in einer komplexen, dreidimensionalen Strömung im Laufrad-Schaufelkanal.

Eine systematische Untersuchung des Einflusses der Zuströmung kann somit nur dann sinnvoll erfolgen, wenn die oben beschriebenen Effekte soweit wie möglich aus dem untersuchten System eliminiert werden. Hierfür sind konventionelle experimentelle Versuchseinrichtungen für radiale Turbomaschinen im Regelfall nicht geeignet.

Forschungsgegenstand ist somit die Konzeption und der Aufbau eines Lüfterprüfstandes samt einer geeignet ausgelegten Radialpumpe, bei denen der Einfluss der Zuströmbedingungen auf das aerodynamische und akustische Verhalten des Laufrades entkoppelt von den obigen Störeinflüssen untersucht werden kann.

Dipl.-Ing. Thomas Uffinger

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