Non-symmetrical boundary layer suction in a compressor cascade

• Autorzy: Liesner K. , Meyer R. , Schulz S.

Warianty tytułu

PL

Problem zasysania w niesymetrycznej warstwie przyściennej kaskady sprężarki

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In order to simulate non-symmetrical boundary layer suction in an annular compressor, a cascade investigation has been performed with single-sided suction slots only. A preceding investigation had revealed a high potential for loss reduction by two different types of boundary layer suction. The experimental investigation was performed with five NACA 65-k48 stator blades at the design Mach number of 0.67 and Reynolds number of 560.000. The two investigated suction geometries are a narrow slot following the design of Peacock and a wider slot of own origin, both slots are positioned on one side of the passage only. The Peacock slot is placed in the corner between suction side of the vane and the side wall, the wider slot is positioned from suction side to pressure side following the side wall’s flow detachment line. With half the suction rate of the preceding investigation the efficiency of the cascade could still be enhanced. In the case with 2.5% suction rate the total pressure loss coefficient of the full passage was decreased by 13%, in the case with 1% suction rate the loss coefficient was decreased by even 10%. The outflow of the cascade is as expected no more symmetrical and the one sided suction has no large impact on the flow of the opposite side of the passage.

PL

W pracy przeprowadzono symulację problemu zasysania czynnika w niesymetrycznej warstwie przyściennej sprężarki, analizując kaskadę z jednostronnymi wlotami ssącymi. Badania poprzedzające ujawniły wysoki potencjał w ograniczaniu strat przy zastosowaniu dwóch różnych rozwiązań sposobu zasysania w warstwie przyściennej. Doświadczenia przeprowadzono, używając pięciu łopatek kierownicy sprężarki NACA 65-K48 projektowanej do przepływu przy prędkości 0.67Ma i liczby Reynoldsa 560000. Geometria obydwu rozwiązań zasysania wykorzystuje projekt wąskiej szczeliny wlotowej R.E. Peacocka oraz projekt własny szczeliny szerszej, przy czym obydwa typy umiejscowiono wyłącznie po jednej stronie kanału przelotowego. Szczelinę Peacocka umieszczono w rogu pomiędzy stroną ssącą łopatki oraz ściany, natomiast szczelina szeroka pokrywa obszar od strony ssącej do sprężającej wzdłuż linii odrywania przepływu. Przy tempie zasysania stanowiącym połowę wydatku stosowanego w poprzedzających badaniach nadal odnotowano możliwość zwiększenia sprawności kaskady. Przy spadku tempa ssania do 2.5%, współczynnik całkowitych strat ciśnienia zmalał o 13%, natomiast dla dalszego spadku do 1% współczynnik ten zmniejszył się o 10%. Zgodnie z oczekiwaniami wypływ z kaskady utracił symetrię, a zasysanie jednostronne nie zmieniło znacząco charakteru przepływu na przeciwnej stronie kanału przelotowego.

Słowa kluczowe

EN

compressor cascade; secondary flow; active flow control; flow suction

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 50 nr 2
• Strony: 455--472
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Liesner K.

autor

Meyer R.

autor

Schulz S.

• German Aerospace Center DLR, Institute of Propulsion Technology – Department of Engine Acoustics, Berlin, Germany,

Bibliografia

• 1. Br¨aunling W., 2004, Flugzeugtriebwerke, Springer Verlag, 2. Auflage
• 2. Cumpsty N.A., 2004, Compressor Aerodynamics, Krieger Publishing Company, 2nd edition
• 3. DIN 1319, Auswertung von Messungen einer einzelnen Messgr¨osse, Messunsicherheit, Latest version: 05/1996, Deutsches Institut f¨ur Normung
• 4. Hage W., Meyer R., Paschereit O., 2007, Control of secondary flow in a high loaded compressor stage by means of a groove structure on the sidewalls, AIAA Applied Aerodynamics Conference, AIAA 2007, 4278-489
• 5. Hergt A., Meyer R., Engel K., 2006, Experimental investigation of flow control in compressor cascades, ASME TurboExpo 2006, GT2006-90415
• 6. Hergt A., Meyer R., Engel K., 2007, The capability of influencing secondary flow in compressor cascades by means of passive and active flow control, Council of European Aerospace Societies CEAS, 2007-216
• 7. Hergt A., Meyer R., M¨uller M.W., Engel K., 2008, Loss reduction in compressor cascades by means of passive flow control, ASME TurboExpo 2008, GT2008-50357
• 8. H¨ubner J., 1996, Experimentelle Untersuchung der wesentlichen Einflussfaktoren auf die Spalt- und Sekund¨arstr¨omung in Verdichtergittern, Ph.D. thesis, Uni BW, M¨unchen
• 9. Kang S., Hirsch C., 1991, Three dimensional flow in compressor cascades, ASME TurboExpo 1991, GT-1991-114
• 10. Liesner K., Meyer R., 2010, On the efficiency of secondary flow suction in a compressor cascade, ASME TurboExpo 2010, GT-2010-22336
• 11. Liesner K., Meyer R., 2008, Experimental setup for detailed secondary flow investigation by two-dimensional measurement o total pressure loss coefficients in compressor cascades, VKI XIX Symposium on Measurement Techniques in Turbomachinery
• 12. Lin J.C., Howard F.G., 1989, Turbulent flow separation control through passive techniques, AIAA-1989-0976
• 13. Meyer R., Bechert D.W., Hage W., 2007, Secondary flow control on compressor blades to improve the performance of axial turbomachines, 5th European Conference on Turbomachinery – Fluid Dynamics and Thermodynamics, Prague
• 14. Meyer R., Thiele F., 2010, Leistungssteigerung von Str¨omungsmaschinen durch aktive Sekund¨arstr¨omungsbeeinflussung in einer Verdichterstufe, DFG Projekt, TU Berlin, ISTA and DLR, Institute of Propulsion Technology, Engine Acoustics Department; Ergebnisberichte
• 15. Peacock R.E., 1965, Boundary layer suction to eliminate corner separation in cascades of airfoils, NACA-RM-3663
• 16. Scheugenpflug H., 1989, Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Reduzierung der Randzonenverluste hochbelasteter Axialverdichter durch Grenzschichtbeeinflussung, Ph.D. thesis, Uni BW, M¨unchen
• 17. Scholz N., 1956, ¨ Uber die Durchf¨uhrung systematischer Messungen an Schaufelgittern, ZFW-1956
• 18. Watzlawick R., 1991, Untersuchung der wesentlichen Einflussfaktoren auf die Sekund¨arverluste in Verdichter- und Turbinengittern bei Variation des Schaufelseitenverh¨altnisses, Ph.D. thesis, Uni BW, M¨unchen