Einsatz einer Kulitesonde zur Messung der Rotorabströmung im RGG

Abstract

Eine kombinierte Gesamtdrucksonde, welche die gleichzeitige Messung des stationären und des zeitabhängigen Pitotdrucks erlaubt, wurde im Windkanal für Rotierende Gitter, Göttingen (RGG) im Abströmfeld einer Turbinenstufe eingesetzt. Zur Messung des stationären Drucks besitzt die Sonde ein Pitotröhrchen. Darunter ist ein Kulitesensor angebracht, der zur Messung des instationären Drucks dient. Durch Messung bei mindestens 3 Sondenwinkeln mit einem Winkelabstand von mindestens +-30° zur Strömungsrichtung kann man sowohl den Totaldruck, als auch die Machzahl und den 2D-Strömungswinkel (Umfangswinkel) zeitaufgelöst bestimmen. Die Sonde wurde im Sondeneichkanal (SEG) im Machzahlbereich von 0,2 bis 0,9 und im Winkelbereich von +-46° kalibriert. Die sich ergebenden Drücke wurden als Druckbeiwerte bei konstanter Machzahl über dem Winkel aufgetragen und mit Hilfe der Methode der kleinsten Fehlerquadrate (Least Square-Fit) mit Polynomen approximiert. Die Koeffizienten der Druckbeiwert Polynome wurden ihrerseits mit Polynomen über der Machzahl approximiert. Damit kann man diese Sonde zur Bestimmung des Abströmfeldes stromab eines Rotors einsetzen. Zu diesem Zweck wurde weiterhin eine Auswerteprozedur erstellt, die es erlaubt, iterativ aus gemessenen Sondendrücken bei drei Sondenwinkeln die relevanten Strömungsgrößen, Machzahl, Winkel und Gesamtdruck, ensemble-gemittelt zu erhalten. Einige Messergebnisse werden dargestellt und mit Ergebnissen einer stationären 3-Lochsonde verglichen.