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Henry Felix Ernst Knobbe-Eschen

• In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss stoßinduzierter Wirbel in der Axialverdichterauslegung diskutiert, indem zunächst geometrische Einflussfaktoren an vereinfachten Schnittsimulationen variiert werden. Ein Ergebnis ist, dass in einer transsonischen Verdichterkonfiguration weder ein großer noch ein geringer Axialabstand zu bevorzugen ist. Die stoßinduzierten Wirbel sind der dominierende instationäre Effekt in transsonischen Verdichtern. Die Wirbel reduzieren oder erhöhen lokal die Geschwindigkeit und beeinflussen so die Hauptströmung und den Rotoranströmwinkel. Eine empirische Korrelationsfunktion zur Wirbeltrajektionsprognose wird analysiert und deren Vorhersagegenauigkeit verbessert. Die Parameterstudien können genutzt werden, um den optimalen Axialabstand im Auslegungsprozess besser zu bestimmen. Im letzten Teil wird gezeigt, dass die Ergebnisse aus den vereinfachten Schnittsimulationen auf reale dreidimensionale Geometrien übertragbar sind.
• The present work discusses shock induced vortices in a transonic compressor design. The inlet guide vane wake is affected by the shock due to the pressure gradient that curves the wake. To quantify the influence of these vortices, simplified parameter studies have been carried out in a quasi three dimensional setting. Neither a wide nor a small axial gapping is the most favorable in these kinds of compressors due to the vortices. They affect the total pressure ratio, the performance and the surge margin. They reduce or increase the local velocities that affect the rotor boundary layer and the incidence angle. An existing function that predicts the vortex trajectory (B3 function) has been adapted to increase the accuracy. The function uses a steady state simulation to predict the unsteady vortex trajectory. The last part of this work shows three dimensional vortices in the full scale front stage.