Verdichterauslegung mit verbesserter Stabilität - passive und aktive Maßnahmen (VerdiSta)

Abstract

Ausreichende Stabilität (Pumpgrenzabstand) im gesamten Betriebsbereich ist – insbesondere vor dem Hintergrund zunehmend kleiner werdender Kerntriebwerke – ein herausragendes Designmerkmal für einen „world class“-Hochdruckverdichter. Hierzu sind treffsichere Tools, die die maßgeblichen Stabilitätsmechanismen abbilden, und gezielte Design-Maßnahmen erforderlich, um aufwändige Re-Designs während der Produktentwicklung zu vermeiden. Im Rahmen des Verbundes VerdiSta haben die Partner MTU, DLR und RWTH entlang der Prozesskette die zugehörigen Mechanismen (HAP1), Tools (HAP2) sowie passive Maßnahmen (HAP3) zur Verbesserung der Verdichterstabilität technologisch entwickelt. Hierzu wurden in HAP1 relevante Einflussfaktoren und Mechanismen basierend auf Messdaten für repräsentative Verdichterkonfigurationen identifiziert und (lokale) Kriterien und Korrelationen durch MTU analysiert. Darauf aufbauend wurden in HAP2 (alle Partner) die Tools zur Berechnung der Verdichterstabilität in den Bereichen Nebenstromgeometrien, automatischer Abgleich CFD mit Messung sowie Radialspaltströmung bzgl. Berechenbarkeit und Treffsicherheit entscheidend verbessert. Die zugehörige Validierung erfolgte auf Grundlage bereits vorliegender bzw. gezielter zusätzlicher Tests (RWTH in AP2.3). Schließlich sollten in HAP3 (MTU, RWTH) konkrete passive Maßnahmen zur Stabilitätsverbesserung entwickelt werden. Dazu wurden verbesserte Designs (z.B. durch neuartige Oberflächenstrukturen und Seitenwandgestaltung) untersucht.