Auslegung und Aufbau eines skalierten Modellwindkanals zur Untersuchung von strömungsbeeinflussenden Maßnahmen in der Vorkammer des DLR-Verdichter-Prüfstands M2VP

Kurzfassung

Im Rahmen akustischer Untersuchungen am Mehrstufen-Zweiwellen-Verdichter-Prüfstand (M2VP) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln wurde gezeigt, dass Störgeräusche aufgrund großskaliger Turbulenzstrukturen im Einlaufkanal des Prüfstands auftreten. Diese führen z. B. dazu, dass die erste Blattfolgefrequenz akustisch dominant gemessen wird, obwohl diese aufgrund des Cut-off-Designs der Schaufeln bei Approach-Bedingungen nicht ausbreitungsfähig sein dürfte. Weiterhin weisen die zweiten und dritten Harmonischen der Blattfolgefrequenz sogenannte Sockel auf, welche auch auf die Störung der Zuströmung und ein erhöhtes Breitbandlärmniveau hinweisen. Die Interpretation der akustischen Messungen – insbesondere die Identifizierung der dominanten Schallquellen – wird dadurch signifikant erschwert und erlaubt nur sehr eingeschränkt die Validierung von Lärmvorhersage-Tools. Die Aufgabe dieser Arbeit beinhaltet, einen Modellwindkanal auszulegen und zu fertigen, an dem experimentelle Untersuchungen durchgeführt werden können. Ziel dieser Untersuchungen ist eine Verbesserung der Zuströmbedingungen am M2VP. Es gilt zunächst, die Strömungsverhältnisse am Einlauf und an der Vorkammer des Modellwindkanals zu vermessen und zu zeigen, dass die Ergebnisse auf den M2VP übertragbar sind. Hierbei wird der Einfluss des Ansaugturms und der darauffolgende Umlenkung der Strömung am Einlauf vernachlässigt. Aus der Analyse der Strömungsverhältnisse in der Vorkammer gilt es, Maßnahmen abzuleiten, die zu einer Reduzierung der Turbulenz und zu einer Gleichrichtung der Strömung führen. Mögliche Maßnahmen sind der Einsatz von Sieben, Diffusoren und deren Kombinationen. Hierzu sollen Voruntersuchungen und Machbarkeitsstudien durchgeführt werden. Diese werden exemplarisch anhand eines Siebes, eines Diffusors und deren Kombination umgesetzt und bewertet.