Zur Senkung der Herstellungs- und Wartungskosten von modernen Triebwerksverdichtern wird die Reduzierung der Schaufel- und Stufenanzahl bei gleich bleibender Gesamtleistung angestrebt. Dies kann nur durch eine gesteigerte aerodynamische Belastung in Form höherer Strömungsgeschwindigkeiten erreicht werden, die zu transsonischen Strömungsverhältnissen mit lokalen Überschallfeldern im Schaufelkanal führen. Die dabei auftretenden Verdichtungsstöße treten in Wechselwirkung mit der Profilgrenzschicht und beeinflussen maßgeblich die weitere Grenzschichtentwicklung und das Verlustverhalten, sodass eine gute Kenntnis der Strömungsvorgänge für die Auslegung wirtschaftlich arbeitender Transsonikverdichter erforderlich ist. Insbesondere ist im Auslegungsprozess eine zuverlässige numerische Strömungssimulation unverzichtbar, sodass eine Validierung der eingesetzten Modelle und Verfahren mit Hilfe geeigneter experimenteller Untersuchungen weiterhin erforderlich ist. Die vorliegende Arbeit gibt durch detaillierte experimentelle Untersuchungen an einem hochbelasteten ebenen Verdichtergitter mit großskaligen Abmessungen einen Einblick in die Mechanismen und Phänomene der Grenzschicht- und Turbulenzentwicklung bei laminarer Verdichtungsstoß-Grenzschicht-Interaktion. Durch den Einsatz des Hochgeschwindigkeits-Gitterwindkanals wird der Forderung nach turbomaschinenähnlichen Bedingungen Rechnung getragen. Unterschiedlichste Messtechniken und Verfahren ermöglichen die Erfassung mittlerer und zeitaufgelöster Strömungsgrößen. Schwerpunkt der Messungen sind die Grenzschichttraversierung an verschiedenen Schnitten stromab des Gebietes der Verdichtungsstoß-Grenzschicht-Interferenz mit der dreidimensionalen Hitzdrahtmesstechnik. Die experimentellen Untersuchungen verdeutlichen den Einfluss des durch die Verdichtungsstöße zusätzlich verstärkten Druckgradienten auf den Anstieg der turbulenten kinetischen Energie innerhalb der Grenzschicht. Die Lage der Verdichtungsstöße ist zeitlich nicht konstant. Begleitend zu den Messungen wurden Strömungssimulationen mit dem Navier-Stokes-Strömungslöser TRACE in Verbindung mit einem Ein-Gleichungsmodell nach Spalart-Allmaras sowie einem Zwei-Gleichungs-k-Omega-Turbulenzmodell durchgeführt. Die Rechnungen zeigen eine gute Übereinstimmung mit den experimentellen Resultaten hinsichtlich der Profilbelastung und der Verdichtungsstoßkonfiguration. Größere Unterschiede ergeben sich bei der Bestimmung der Grenzschichtprofile stromab des Verdichtungsstoßes bei hoher überkritischer Zuströmung, wofür auch die Stoßbewegung mitverantwortlich ist.    «

Zur Senkung der Herstellungs- und Wartungskosten von modernen Triebwerksverdichtern wird die Reduzierung der Schaufel- und Stufenanzahl bei gleich bleibender Gesamtleistung angestrebt. Dies kann nur durch eine gesteigerte aerodynamische Belastung in Form höherer Strömungsgeschwindigkeiten erreicht werden, die zu transsonischen Strömungsverhältnissen mit lokalen Überschallfeldern im Schaufelkanal führen. Die dabei auftretenden Verdichtungsstöße treten in Wechselwirkung mit der Profilgrenzschicht...    »