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The Effect of an Eroded Leading Edge on the Aerodynamic Performance of a Transonic Fan Blade Cascade

Hergt, Alexander und Klinner, Joachim und Steinert, Wolfgang und Grund, Sebastian und Beversdorff, Manfred und Giebmanns, Angela und Schnell, Rainer (2015) The Effect of an Eroded Leading Edge on the Aerodynamic Performance of a Transonic Fan Blade Cascade. ASME Journal of Turbomachinery, 021006-1. American Society of Mechanical Engineers (ASME). doi: 10.1115/1.4028215. ISSN 0889-504X.

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Kurzfassung

Especially at transonic flow conditions the leading edge shape influences the performance of a fan profile. At the same time the leading edge of a fan profile is highly affected by erosion during operation. This erosion leads to a deformation of the leading edge shape and a reduction of the chord length. In the present experimental and numerical study, the aerodynamic performance of an original fan profile geometry is compared to an eroded fan profile with a blunt leading edge (BLE) and a chord length reduced by about 1%. The experiments are performed at a linear fan blade cascade in the Transonic Cascade Wind Tunnel of DLR in Cologne. The inflow Mach number during the tests is 1.25 and the Reynolds number 1.5�106. All tests are carried out at a low inflow turbulence level of 0.8%. The results of the investigation show that losses are increased over the whole operating range of the cascade. At the aerodynamic design point (ADP) the losses raise by 25%. This significant loss increase can be traced back to the increase of the shock losses at the leading edge. The change in shock structure is investigated and described in detail by means of particle image velocimetry (PIV) measurements and Schlieren imaging. Additionally, the unsteady fluctuation of the shock position is measured by a high-speed shadowgraphy. Then the frequency range of the fluctuation is obtained by a Fourier analysis of the time resolved shock position. Furthermore, liquid crystal measurements are performed in order to analyze the influence of the leading edge shape on the development of the suction side boundary layer. The results show that for the original fan blade the transition occurs at the shock position on the blade suction side by a separation bubble whereas the transition onset is shifted upstream for the fan blade with the BLE.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/97215/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The Effect of an Eroded Leading Edge on the Aerodynamic Performance of a Transonic Fan Blade Cascade
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hergt, AlexanderAlexander.Hergt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-1643-7326NICHT SPEZIFIZIERT
Klinner, Joachimjoachim.klinner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2709-9664NICHT SPEZIFIZIERT
Steinert, WolfgangDLR-ATNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Grund, SebastianDLR-ATNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Beversdorff, Manfredmanfred.beversdorff (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Giebmanns, AngelaDLR-ATNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schnell, RainerAT-FUVNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Februar 2015
Erschienen in:ASME Journal of Turbomachinery
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1115/1.4028215
Seitenbereich:021006-1
Verlag:American Society of Mechanical Engineers (ASME)
ISSN:0889-504X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Leading Edge Performance, Transoinic Fan Blade
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HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Antriebssysteme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L ER - Engine Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Verdichtertechnologien (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Fan- und Verdichter
Hinterlegt von: Hergt, Dr.-Ing. Alexander
Hinterlegt am:16 Jul 2015 10:09
Letzte Änderung:27 Nov 2023 14:05

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