Längswirbelentstehung in einem Turbinenlaufrad mit konischen Seitenwänden

Abstract

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde detailliert ein konisch durchstroemter Turbinenrotor untersucht. Die untersuchte Konfiguration zeichnet sich durch relativ einfache Randbedingungen aus: homogene drallfreie Zustroemung, gerade Turbinenschaufeln, keine Umstroemung der Schaufelspitzen, Nabe und Gehaeuse sind Kegelmantelflaechen. Mit dem Laser-2-Fokus-Messverfahren wurden die 3D-Geschwindigkeitsvektoren bestimmt. Weiterhin wurden Druckverteilungsmessungen im rotierenden System und Sondenmessungen vorgenommen. Aus den Messergebnissen konnte ein Bild der raeumlichen Struktur der Stroemung gewonnen werden. Kennzeichnend ist vor allem die Stromflaechenverwindung mit zur Nabe gerichteten Stroeumungsvektoren nahe der Saugseite und im Nachlauf und zum Gehaeuse gerichteten Vektoren nahe der Druckseite. Die Stromflaechenverwindung fuehrt zur Entstehung von Laengswirbelstaerke im Abstroemfeld. Daraus resultiert ein Anstieg der Stroemungsverluste. In der Abstroemung sind starke, durch Sekundaerstroemung verursachte Wirbel zu sehen. Es zeigte sich, dassder Drehsinn der wandnahen Wirbel vor allem von der Rotationsrichtung des Rades determiniert wird.