Experimentelle Untersuchungen an stark umlenkenden Überschallverzögerungsgittern

Die Untersuchung ebener Gitter in Windkanälen ist besonders einfach. Diese ebenen Gitter entstehen aus der Abwicklung koaxialer Zylinderschnitte durch die Beschaufelung axial durchströmter Turbomaschinen. Die Strömung durch das ebene Gitter kann wesentliche Aufschlüsse über die Strömung innerhalb der Be­ schaufelung einer Turbomaschine geben. Bei der Entwicklung einer mit hohen Überschallgeschwindigkeiten durchströmten Turbomaschine ist daher zunächst die einfache Untersuchung der Überschallströmung im ebenen Gitter sinnvoll. Bei den meisten Überschallturbomaschinen muß wegen der mit der Maschine ver­ bundenen Rohrleitungen oder Ruheräume von Über- auf Unterschallgeschwindig­ keit verzögert und gleichzeitig umgelenkt werden. Der Wirkungsgrad kann bei einer schlechten Energieumsetzung 30% betragen, bei entsprechenden Ver­ besserungen aber auf 75% ansteigen. Wie auch die von der NASA durchge­ führten Untersuchungen an Überschallturbomaschinen gezeigt haben, gehören gerade die Überschallverzögerungsgitter zu den empfindlichsten Bauteilen der Turbomaschine. Ihre eingehende Analyse soll hier behandelt werden. 7 2. Bezeichnungen Machzahl M Re Reynoldszahl V orderkantendicke d Schaufelhöhe h I Schaufelprofillänge Druck P t Teilung des Gitters Sondenverschiebung x Kartesische Koordinaten ;} Strömungswinkel ß Horizontale und vertikale Verschiebung des geraden Gitterteils (bei Gitter 3 ~} und 4) Indizes m mittel o oben u unten o Ruhe (Kessel- oder Gesamtdaten) 1 vor dem Gitter 2 nach dem Gitter 8 3. Beschreibung der untersuchten Gitter Die vier experimentell untersuchten Gitter sind stark umlenkende Verzögerungs­ gitter, die die Überschallströmung entweder am Gittereintritt oder innerhalb des Gitters auf Unterschallgeschwindigkeiten verzögern. Einige der Gitter sind mit dem Charakteristikenverfahren ([1], S.