Für Untersuchungen an Turbomaschinenkomponenten steht am Institut für Strahlantriebe die Komponenten-Versuchsanlage bestehend aus aktuell drei Prüfständen zur Verfügung. Das Herzstück der Anlage ist der Hochgeschwindigkeits-Gitterwindkanal, der im Jahre 1985 vom DLR Braunschweig übernommen wurde und seither einen bedeutenden Anteil der Forschungsarbeiten am Institut beinhaltet. Die Prüfstände an der KVA werden regelmäßig modernisiert und erweitert, so wurde 2015 der Mehrzweck-Windkanal hinzugefügt, 2017 der HGK grunderneuert und 2018 folgte der Aufbau des Eintrittsleitapparat-Prüfstand. Auch die eingesetzte Messtechnik wird stetig weiterentwickelt, um Forschungsarbeiten auf dem neusten Stand sicherzustellen.

Hochgeschwindigkeits-Gitterwindkanal (HGK)

Der Hochgeschwindigkeits-Gitterwindkanal (HGK) ist einer der wenigen Gitterwindkanäle, in dem eine Variation der Machzahl (Einfluss der Kompressibilität) und Reynoldszahl (Einfluss der Zähigkeit) getrennt voneinander möglich ist. Dies wird einerseits durch eine entsprechende Einstellung des Druckniveaus des in einer Druckkammer angeordneten Windkanals und andererseits durch die unabhängige Einstellung der Temperatur durch eine umfangreiche Kühleinrichtung erreicht. Deshalb lassen sich in dieser Versuchsanlage Messungen unter turbomaschinenähnlichen Bedingungen durchführen. Erst dadurch ist die Übertragbarkeit von Ergebnissen am Schaufelgittermodell auf die realen Verhältnisse in Turbomaschinenbeschaufelungen gesichert.

Die durch einen zusätzlichen Schraubenverdichter angetriebene Sekundärluftversorgung der Komponentenversuchsanlage bietet erweiterte Untersuchungsmöglichkeiten. Durch ein Rohrleitungssystem wird Luft in die Drucktonne des HGK geleitet. Angeschlossen an Hohlschaufeln mit Ausblasebohrungen können verschiedene Effekte der Kühlluft-Ausblasung untersucht werden.

PRÜFSTAND NACH EINER GROßEN REVISION UND EINEM UPGRADE

Im Jahr 2017 wurden alle Hauptkomponenten des Prüfstandes wie Antriebsmotor, Kupplung, Getriebe, Axialverdichter und Hauptkühler durch neue Komponenten ersetzt, die dem neuesten Stand der Technik entsprechen.
Ein Elektromotor mit einer Leistung von 1,8 MW treibt nun einen 3-stufigen Axialverdichter an, der die Luftströmung im Gitterwindkanal erzeugt.

TYPISCHE EINBAUSITUATION IM HOCHGESCHWINDIGKEITS-GITTERWINDKANAL

Ein typischer Schaufelträger besteht aus einer Anzahl von gleichmäßig angeordneten Schaufeln, um gute periodische Strömungsbedingungen zu erzielen. Typischerweise sind einzelne Schaufeln mit Messtechnik wie statischen Druckbohrungen oder Oberflächenheißfilmen versehen. Zusätzliche Sonden wie Pitotsonden, 3- und 5-Lochsonden, Eindraht oder Triple-Hitzdrahtsonden und dynamische Totaldrucksonden erlauben die exakte Vermessung der Zu- und Abströmbedingungen sowie eine Verlustcharakterisierung der Schaufeln.

Erzeuger Instationärer Zuströmung

Der Einbau des "Erzeugers Instationärer Zuströmung" (EIZ) bietet die Möglichkeit, im Hochgeschwindigkeits-Gitterwindkanal Untersuchungen unter periodisch instationären Zuströmbedingungen durchzuführen. Hierfür werden 2mm dicke Stäbe in variabler Teilung und Geschwindigkeit durch die Zuströmung bewegt. Hierdurch ist eine Simulation der Rotor-Stator-Interaktion möglich.

Mehrzweck-Windkanal (MZW)

Für Untersuchungen im Freistrahl und zur Kalibrierung von Hitzdraht- oder pneumatischen Mehr-Loch-Sonden steht am Institut für Strahlantriebe der Mehrzweck-Windkanal zur Verfügung. Der Kanal wird durch einen Schraubenverdichter mit Luft versorgt und ermöglicht die flexible Installation von Versuchsaufbauten mit verschiedenen Messtechniken. Durch die geschlossene Messtrecke sind Untersuchungen auch bei Überdruck möglich. Über einer Bypass-Klappe vor der Düse und einer Drosselklappe hinter der Messtrecke kann der Betriebspunkt flexibel eingestellt werden. Des Weiteren soll zukünftig eine Vakuumpumpe Untersuchungen im Unterdruck ermöglichen.