Verfahren zur optimalen Gestaltung variabler Übergangsradien in Radialverdichtern

In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren beschrieben, welches die automatisierte Gestaltung eines optimalen Übergangsradius zwischen Schaufelblatt und Seitenwand erlaubt. Üblicherweise unterliegt dieses Geometriemerkmal lediglich festigkeits- und fertigungsspezifischen Anforderungen und wird nicht nach strömungsmechanischen Gesichtspunkten ausgelegt. Um das Verbesserungspotential der Maßnahme zu ermitteln, wird das Verfahren an einem Radialverdichter erprobt. Die durchgeführte Optimierung zeigt, dass sich durch variable Gestaltung des Übergangsradius im Hinblick auf die spezifizierten Zielgrößen Druckverhältnis und Wirkungsgrad signifikante Steigerungen ergeben. Eine detaillierte Strömungsanalyse identifiziert Ursachen und Wirkzusammenhänge, die den beobachteten Änderungen zugrunde liegen. Schließlich wird gezeigt, inwiefern ein stromab gelegener Keilschaufeldiffusor durch die Maßnahmen im Laufrad profitiert. Hier führt das homogenere Abströmprofil des modifizierten Laufrades insbesondere in der pumpgrenzseitigen Hälfte des Kennfeldes zu einer günstigeren Blockageentwicklung. In der Folge sind im Diffusor bei stärker angedrosselten Betriebspunkten der Druckaufbau erhöht und die Strömungsverluste reduziert. Dadurch zeichnet sich die gesamte Stufe durch einen erheblich vergrößerten Betriebsbereich mit einem erweiterten Gebiet höchster Wirkungsgrade aus.