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Investigation of a single axil cascade blade with high flow deviation because of structure variation and time variation

By Marc Jarius

Abstract

In hydraulischen und thermischen Strömungsmaschinen werden zur Erzeugung eines Vordralls Vorleiträder mit Schaufeln variabler Staffelung eingesetzt. Diese Vorleiträder besitzen nur bei relativ kleinen Umlenkwinkeln relativ kleine Verluste und finden ihre Anwendung hauptsächlich in großen Kraftwerks-Kühl- wasserpumpen. Dieses Regelverfahren wird sowohl bei halbaxialen als auch bei axialen Kreiselpumpen eingesetzt. In diesem Projekt soll die Umströmung einer einzelnen Vorleitradschaufel mit variabler Wölbung (Klappenprofil) untersucht und Maßnahmen zur Erweiterung des Umlenkvermögens ergriffen werden. Um einen relativ großen Verstellbereich 0°...50° zu erreichen, wird eine Vorleitradschaufel aus einem dreidimensionalen axialen Gitter einer Hydraulischen Modellströmungsmaschinenstufe gelöst und in einer ebenen Strömung untersucht. Unter Anwendung der Digital- Particle-Image-Velocimetry (DPIV) ist es möglich, die stationären und instationären Geschwindigkeitsfelder einer derartigen Vorleitradschaufel zu erfassen. Das Ziel dieser Grundlagenuntersuchung ist die Kontrolle von turbulenten Scherschichtströmungen bei Höchstumlenkung der Vorleitradschaufel ohne gravierende Grenzschichtablösungen. Als aktive Beeinflussung der turbulenten Scherschicht soll eine "wobbelnde" Klappenschaufel (Frequenzbereich 5...15 Hz) eingesetzt werden. Zusätzlich wird zur passiven Kontrolle der Einfluß des Spaltstroms zwischen Vorkörper und Klappe untersucht. Die Seitenwandeffekte sind späteren Untersuchungen vorbehalten.For the generation of a uniform prerotational swirl staggered Inlet Guide Vanes (IGV) are used in hydraulic and thermic turbomachinery (normally in cooling water pumps). These staggered IGV show only a small range of capacity having high flow deviation without losses. On the other hand, IGV of variable camber have only small losses over a wide range of capacities. This method is well known to control mixed flow pumps and axial flow pumps. In this research project the flow at only one single IGV with low frequency variable camber is investigated. The objective is to develop a method to achieve higher flow deviation without boundary layer separation. Therefore, one IGV is separated from the 3D cascade of a hydraulic axial flow pump and investigated in a newly designed rectangular test section. For measuring the steady and unsteady flow field the Digital Particle Image Velocimetry (DPIV) is used. The main target of this fundamental research is to control the turbulent shear layer. As an active control a wobbling flap (frequency of 5...15 Hz) has been used and as passive control a gap between the fixed front part and movable flap is installed

Topics: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten, Axiale Kühlwasserpumpe, Bisuperellipsen-Profil, DPIV, Kreuzkorrelation, Variable Wölbungsvariation, Vordrallregelung, Vorleitradschaufel
Year: 2000
OAI identifier: oai:depositonce.tu-berlin.de:11303/533
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