NUMERISCHE UNTERSUCHUNGEN ZUR AKTIVEN STRÖMUNGSBEEINFLUSSUNG AM DLR-UHBR-FAN NAHE DER PUMPGRENZE

Abstract

Am Institut für Antriebstechnik des DLR in Köln wurde basierend auf den Arbeiten in verschiedenen EU Pro-jekten ein Fan für ein Triebwerk mit hohem Nebenstromverhältnis (Ultra High Bypass Ratio) entwickelt. Im Anschluss an Auslegung, Fertigung und die experimentelle Validierung der Leistungsparameter wurden nu-merische Untersuchungen zum aerodynamischen Verhalten und zur aktiven Strömungsbeeinflussung nahe der Pumpgrenze durchgeführt. Die Untersuchungen zum aerodynamischen Verhalten nahe der Pumpgrenze haben gezeigt, dass die Vor-wärtspfeilung im gehäusenahen Bereich einen großen Einfluss auf die Ablösungen auf der Schaufel hat und das der hoch belastete Bereich unterhalb der Vorwärtspfeilung zuerst ablöst, wodurch dich die Verblockung der Passage bei 80% der Schaufelhöhe ausbildet. Dadurch konnte das Gebiet festgestellt werden, von dem sich die Verblockung aus entwickelt und wodurch das Versagen der Stufe ausgelöst wird. Die Untersuchungen zur aktiven Strömungsbeeinflussung bestanden aus einer Variation verschiedener Dü-senkonfigurationen, mit denen versucht wurde, den zuvor ablösungsgefährdeten Bereich wieder zu stabili-sieren und somit den Abstand zur Pumpgrenze zu erweitern. Es war nicht möglich, eine Düsenkonfiguration zu finden, welche auf das Gehäuse aufgesetzt wurde, die in den ablösungsgefährdeten Bereich positiv be-einflussen konnte. Eine Düsenkonfiguration im Eintritt konnte mit Hilfe einer axialen Einblasung einen positi-ven Effekt erzielen, wodurch der Pumpgrenzabstand um 28% mit Hilfe von 3,8% des Hauptmassenstroms erweitert werden konnte. Die Untersuchungen haben zum aerodynamischen Verständnis eines vorwärtsgepfeilten Rotors beigetragen und haben gezeigt, dass eine Erweiterung des Pumpgrenzabstandes möglich ist, wenn die ablösungsge-fährdeten Bereiche bekannt sind.