 | Raitor T. Experimentelle Ermittlung dominanter Schallquellmechanismen von Radialverdichtern: Diss. … Dr.-Ing. / Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt Institut für Antriebstechnik Fan und Verdichter, Köln. - Köln: DLR, Bibliotheks- und Informationswesen, 2010. - 168 S.: Ill., graph. Darst. - (Forschungsbericht; 10-04). - ISSN 1434-8454
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Symbole und Abkürzungen ........................................ 11
1 Einleitung .................................................. 19
2 Stand der Forschung ......................................... 21
3 Strömungsvorgänge in Radialverdichtern ...................... 25
3.1 Das Geschwindigkeitsdreieck ............................ 25
3.2 Strömungsmechanische Grundlagen ........................ 26
3.3 Vergleich zwischen Radial- und Axial verdichter ........ 30
3.4 Radialverdichterstufe .................................. 32
3.4.1 Das Laufrad ..................................... 32
3.4.2 Der Diffusor .................................... 36
3.5 Das Kennfeld des Verdichters ........................... 37
3.6 Instabile Betriebszustände ............................. 38
3.6.1 Sperren des Verdichters ......................... 38
3.6.2 Rotierende Instabilität ......................... 38
3.6.3 Rotierende Ablösung ............................. 39
3.6.4 Verdichterpumpen ................................ 40
4 Akustik von Turbomaschinen .................................. 43
4.1 Schallentstehung in Turbomaschinen ..................... 43
4.1.1 Schallquellmechanismen .......................... 43
4.1.2 Rotor-Stator-Wechselwirkungen (Tyler-Sofrin) .... 48
4.1.3 Rotor-Alone-Noise (Gutin) ....................... 50
4.1.4 Buzz-Saw-Noise .................................. 51
4.1.5 Rotierende Instabilität und
Blattspitzenwirbellärm .......................... 54
4.1.6 Breit bandige Geräusche ......................... 55
4.2 Schallausbreitung in Strömungskanälen .................. 56
5 Experimenteller Aufbau und Versuchsdurchführung ............. 63
5.1 Radialverdichterprüfstand .............................. 63
5.2 Verdichterlaufräder und Diffusoren ..................... 65
5.3 Messaufbau ............................................. 66
5.4 Mess- und Analysetechnik ............................... 69
5.5 Versuchsdurchführung ................................... 70
6 Experimentelle Ergebnisse ................................... 73
6.1 Spektrale Geräuschcharakteristika ...................... 73
6.1.1 Spektrale Entwicklung des Schalls im
Ansaugkanal mit der Drehzahl .................... 73
6.1.2 Spektren der Wanddruckschwankungen am
Laufraddeckel ................................... 77
6.1.3 Schalldruckspektren im Ansaugkanal .............. 83
6.1.4 Schalldruckspektren im Ausblaskanal ............. 92
6.2 Identifizierung der Hauptschallquellen ................ 100
6.2.1 Blattspitzenwirbellärm ......................... 100
6.2.2 Drehklang und Buzz-Saw-Noise ................... 103
6.3 Gesamtschalldruck an der Rohrwandung der
Strömungskanäle ....................................... 107
6.3.1 Ansaugkanal .................................... 107
6.3.2 Ausblaskanal ................................... 110
6.4 Schallleistung im Ansaugkanal ......................... 111
6.5 Zusammenfassung der experimentellen Ergebnisse ........ 113
7 Untersuchungen zu Möglichkeiten der
Schallemissionsprognose bei Radialverdichtern .............. 117
7.1 Vergleich der experimentellen Ergebnisse mit
stationären numerischen Lösungen ............ 117
7.2 Empirisches Modell für die Schallleistung im
Ansaugkanal ........................................... 127
7.3 Entwicklung von akustischen Übertragungsregeln
auf andere Verdichterbaugrößen ........................ 135
7.3.1 Akustische Modellgesetze ....................... 135
7.3.2 Anwendung der Ähnlichkeitsgesetze auf
Radialverdichter ............................... 138
8 Vorschläge zu Geräuschminderungsmaßnahmen im
Eintrittsbereich des Verdichters ........................... 143
9 Zusammenfassung und Ausblick ............................... 149
10 Nachwort ................................................... 153
Literaturverzeichnis .......................................... 155
A. Anhang ..................................................... 163
A.l. Technische Daten ...................................... 163
A.2. Tabellen zu experimentellen Ergebnissen ............... 165
A.2.1 Tabelle Abschnitt 7.1 .......................... 165
A.2.2 Tabellen Abschnitt 7.2 ......................... 166
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