Gitterwindkanal (GWK)

Untersuchungen an ebenen Schaufelgittern

Der Gitterwindkanal hat eine Kanalbreite von 240 mm und eine Kanallänge, die zwischen 120mm und 776mm variiert werden kann. Die einzustellende Kanallänge hängt vom Zuströmwinkel, dem Teilungsverhältnis und der Anzahl der Schaufeln im Gitterkasten ab. Durch die kreisförmige Auflagefläche des Schwenkkopfs ist eine stufenlose Winkeleinstellung im Bereich zwischen 90° und 151° möglich. Der Gitterkasten kann sowohl mit Vollprofilen ausgestattet werden als auch mit Halbprofilen, die zusammengesetzt wiederum ein Vollprofil ergeben. Die Verwendung von Halbprofilen bietet den Vorteil, dass bei Untersuchungen zum Einfluss von Oberflächenrauheiten oder Geometrievarianzen jeweils nur eine Halbschaufel, die sog. Probenschaufel, ausgetauscht wird und eine vorher bestimmte Referenzschaufel im Gitterkasten verbleibt.

Für die Messung der Profilverluste von Halbprofilen ist der Gitterwindkanal mit einer Doppelkeilsonde ausgestattet. Diese misst in einer Messungen sowohl den Nachlauf der Referenz- als auch der Probenschaufel. Dieses Vorgehen bietet den Vorteil, dass ein direkter Vergleich zwischen beiden Schaufelhälften möglich ist und Umwelteinflüsse eliminiert werden.

Die Luftversorgung des Gitterwindkanals erfolgt über drei Schraubenkompressoren mit einem Gesamtmassenstrom von max. 11 kg/s. Die Geschwindigkeit in der Zuströmung lässt sich stufenlos einstellen. Abhängig vom verwendeten Gitter lassen sich Zuström-Mach-Zahlen in einem Bereich von Ma=0,01 bis ca. Ma=0,8 einstellen. In Abhängigkeit der Schaufelgröße und der Zuströmgeschwindigkeit ergeben sich so Reynolds-Zahlen von Re=100.000 bis Re=1.200.000.

Mittels eines Roots-Gebläses werden die Zulaufgrenzschichten abgesaugt und eine periodische Gitterströmung eingestellt. Über Statische Druckbohrungen an der Kanalwand in der Eintrittsebene wird die periodische Zuströmung überwacht. Der Gitterwindkanal ist mit einem Patronenfilter vom Typ SFC-16-4H55 ausgestattet, der es erlaubt Untersuchungen zum Verschmutzungs- und Erosionsverhalten von Turbinen- und Verdichterbeschaufelungen unter turbomaschinenähnlichen Strömungsbedingungen durchzuführen. Über eine Lanze in der Zuströmung können definierte Partikelmassenströme der Hauptströmung zugeführt werden. Die Messung der Partikelkonzentration erfolgt mit Hilfe des L2F-Systems, das für diese Anwendung angepasst wurde. Die verunreinigte Luft wird nach dem Gitteraustritt über ein Rohrsystem dem Patronenfilter zugeführt. Ein wesentlicher Vorteil dieses Aufbaus besteht darin, dass eine Messung von Profilverlusten mit Hilfe der Keilsonden auch mit angeschlossenem Patronenfilter möglich ist.