Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Totaldruckstörungen in der Zuströmung eines Axialverdichters. Aktuelle Relevanz bekommen diese durch immer größere Verhältnisse von Fandurchmesser zu Einlauflänge, wodurch die Strömung im Einlauf weniger homogenisiert wird und durch den immer weiteren Einsatzbereich von unbemannten Luftfahrzeugen (UAV), die aufgrund komplexer Einlaufgeometrie in weiten Flugbereichen eine inhomogene Verdichterzuströmung aufweisen. Die zentralen Ziele der Arbeit sind zum einen die Identifikation relevanter Strömungsphänomene bei der Interaktion einer Totaldruckstörung und einer Verdichterstufe und zum anderen die Rückwirkung der Verdichterstufe auf die gestörte Zuströmung. Neben der Untersuchung und der Identifikation relevanter Strömungsmechanismen steht auch die Validierung des verwendeten numerischen Verfahrens im Fokus dieser Arbeit. Die untersuchten Verdichterstufen, der DLR Rotor 030 und der, an der TU Darmstadt betriebene, Rotor 1 werden zunächst mit homogener Zuströmung simuliert. Die Unter-suchung der Verdichterstufen mit homogener Zuströmung stellt einerseits den ersten Schritt für die Validierung des verwendeten numerischen Verfahrens dar. Andererseits ist die genaue Kenntnis des Verhaltens der Verdichterstufen bei homogener Zuströmung der zentrale Ausgangspunkt der wissenschaftlichen Analyse ihres Verhaltens bei inhomogener Anströmung. Das verwendete numerische Verfahren zeigt sich sehr gut in der Lage die Aerodynamik der untersuchten Verdichterstufen bei homogener Zuströmung wiederzugeben. Anschließend wird das aerodynamische Verhalten einer Verdichterstufe bei einer Totaldruck-Störung in der Zuströmung mit einem analytisch-phänomenologischen Ansatz abgeschätzt. Ziel dieser Abschätzung ist es, eine Vorstellung der zu erwartenden Strömungsmechanismen zu bekommen. Zudem soll mit diesem Ansatz, in Kombination mit den zur Verfügung stehenden experimentellen Daten, die physikalische Plausibilität der numerischen Ergebnisse sichergestellt werden. Nach der analytischen Untersuchung wird die DLR R030 Verdichterstufe mit einer, durch eine Randbedingung aufgeprägten, Totaldruckstörung simuliert. Die Ergebnisse werden mithilfe der analytischen Abschätzung analysiert und mit den aus der Literatur verfügbaren experimentellen Daten validiert. Sowohl die analytischen als auch die numerischen Ergebnisse zeigen eine qualitativ sehr gute Übereinstimmung mit den experimentellen Daten. Als eines der zentralen Phänomene, bei der Interaktion von Verdichterstufe und gestörter Zuströmung, kann die Entkopplung der Störung des statischen Drucks und der konvektiven Störungsgrößen identifiziert werden. Im Anschluss wird die TUD Rotor1 Verdichterstufe mit einer bereits bekannten und einer neuen, generischen Totaldruckstörung numerisch untersucht. Hierbei zeigt sich, neben den bereits bei der DLR R030 Stufe beobachteten Ergebnissen, dass die Varia-tion des Öffnungswinkels des Störsektors qualitativ kaum Einfluss besitzt. Die höhere Schaufelbelastung des TUD Rotor 1 hat allerdings eine stärkere umfangsversetze Stromaufwirkung als im Falle des DLR Rotors 030 zur Folge. Ein weiteres Ergebnis ist die starke Beeinflussung der Spaltströmung durch die Störung. Aufgrund der nur sehr eingeschränkten experimentellen Datenlage wurde anschließend im Rahmen dieser Arbeit ein neuartiger Störkörper ausgelegt. Mit Hilfe dessen konnte die Interaktion mit dem Verdichter numerisch untersucht und mit experimentellen Ergebnissen validiert werden. Zentrale Ergebnisse sind die ausgeprägte Stromaufwirkung der Verdichterstufe und die dadurch sehr starke Dämpfung der Störung. Abschließend wurde aus den Ergebnissen ein analytisches Modell für die Abschätzung des kritischen Öffnungswinkels des gestörten Sektors abgeleitet.    «

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Totaldruckstörungen in der Zuströmung eines Axialverdichters. Aktuelle Relevanz bekommen diese durch immer größere Verhältnisse von Fandurchmesser zu Einlauflänge, wodurch die Strömung im Einlauf weniger homogenisiert wird und durch den immer weiteren Einsatzbereich von unbemannten Luftfahrzeugen (UAV), die aufgrund komplexer Einlaufgeometrie in weiten Flugbereichen eine inhomogene Verdichterzuströmung aufweisen. Die zentralen Ziele der Arbeit sind zum...    »