2010 kameier1 rotierende quellen in rohrleitungen frank kameier - rotating stall - rotating...

1 2010Kameier

Rotierende

Quellen in

Rohrleitungen

Frank Kameier

- Rotating Stall- Rotating Instability- höhere akustische Rohrmoden- analytische Berechnung

2

Tip Clearance Effect of an Axial Flow Machine

Hysterese-sprung

3

10 Stage High-Speed Compressor N =13200 rpm (83 %)

110

130

150

170

190

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

f [ Hz ]

Lp [dB]

1.BPF

2.BPF

RI

1.BPF + RI

1.BPF - RI

DLR Low-Speed Compressor N =1400 rpm (Point of maximum efficiency)

50

70

90

110

130

150

0 200 400 600 800 1000 1200

f [ Hz ]

Lp [dB]

1.BPF

2.BPF

RI

1.BPF + RI

1.BPF - RI

High pressure compressor13200 U/min

Low speed fan1400 U/min

4

Wall Pressure Fluctuations Upstream Rotor 1(HPC)

Operating conditions on secondary characteristics

Rotating stall

5

Rotor 1 Redesign - Wall Pressure Fluctuations

Operating conditions close to surge margin

Redesign

6

Circumferential Distribution of Rotating Instabilities

Wall Pressure Fluctuations

Power spectrum

Coherence

Phase spectrum

7

Rotating Stall as a Special Case of Rotating Instabilities

tcosAt,p QQQ

tFQ

FQ

tcosAt,p F

QQFF

FQ

QF

RF

FQ

F RQ

R

0Q „Rotating Stall“

8 2010Kameier

Radialverdichter und „Instabilitäten“ in der Erdatmosphäre

umlaufende Kármánsche Wirbelstraße Rossby-Welle

(Chen, Haupt, Rautenberg, Uni Hannover, 1987)

9 2010Kameier

Sound Generation by Rotating Stall in Centrifugal Turbomachines

Inlet Duct Impeller Blade

(Mongeau, Pennsylvania State University, 1991)

Rotating Instability

10 2010Kameier

Ein einzelner rotierender Lautsprecher im Rohr

11 2010Kameier

Ein einzelner rotierender Lautsprecher im Rohr

Fernfeld

Nahfeld

Rotor

12 2010Kameier

Die Schallausbreitung in einem Rohr - akustische Moden

2n,m

n,m Ma1aR2

'jf

siehe Strömungsakustikskript Seite 60 ff, http://mv.fh-duesseldorf.de/d_pers/Kameier_Frank/d_lehre/b_stroemungsakustik/skript_stroeakustik.pdf

13 2010Kameier

Anhang B Zur Schallausbreitung im kreiszylindrischen Rohr mit und ohne Nabenkörper bei überlagerter Strömung Unter Berücksichtigung einer konstanten überlagerten Strömung läßt sich die substantielle Ableitung in den Bilanzgleichungen für die Erhaltung der Masse, des Impulses und der Energie wie folgt linearisieren, vgl. Michalke (1986)/10/:

D

Dt tc grads

, (B.1)

cs ist darin die konstante mittlere Strömungsgeschwindigkeit. Die Kontinuitätsgleichung (1.1), die Impulsgleichung (1.2) und die Energiegleichung (1.3) lassen sich linearisiert unter Vernachlässigung von Reibung und Wärmeleitung für ein ideales Gas der mittleren Dichte s mit den Schwankungsgrößen ´,p´ und der Schallschnelle c´ wie folgt schreiben, vgl. Michalke (1986)/10/:

D

Dtdiv cs

0 , (B.2)

sDc

Dtgrad p

, (B.3)

Dp

Dta

D

Dt 2

. (B.4)

http://mv.fh-duesseldorf.de/d_pers/Kameier_Frank/c_veroeffentlichungen/Dissertation_kameier220405d.pdf