Rolle des unregelmäßigen Spaltströmungsflusses beim Entstehen der akustischen Resonanz eines mehrstufigen Verdichters

In früheren Studien wurde ein theoretisches Modell entwickelt, nachdem die akustische Resonanz (AR) experimentell in einem vierschichtigen Verdichter nachgewiesen wurde. Der Beginn der AR wurde als durch eine unbekannte Schallquelle ausgelöst angesehen, die eine Druckstörung einer bestimmten Frequenz mit einer geeigneten zirkumferentialen Fortpflanzungsgeschwindigkeit darstellt. Das vorliegende Papier, das nicht der Simulation des akustischen Feldes gewidmet ist, zielt darauf ab, die spezifische Schallquelle zu identifizieren, die durch den unregelmäßigen Spaltströmungsfluss unter Verwendung des unregelmäßigen rechenmechanischen Ansatzes (CFD) erzeugt wird. Nach einer umfassenden Analyse einer unregelmäßigen Reynolds-averagierten Navier-Stokes (URANS) Simulation wurde eine Druckstörung nicht-ganzzahliger Vielfacher der Rotorfrequenz an der Blattspitze gefunden. Da das Wesen des Spaltströmungsflusses ein Strömungsjet ist, der durch den Druckunterschied zwischen den beiden Seiten des Blattes angetrieben wird, wird ein vereinfachtes Modell des Spaltströmungsflusses unter Verwendung der Großen Wirbel-Simulation (LES) übernommen, um den Strömungsjet durch einen Spalt zu simulieren. Es wurde festgestellt, dass die Konvektionsgeschwindigkeit der abgelösten Wirbel der erwarteten Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Schallquelle entspricht, die Frequenz auch nahe einer der dominierenden Frequenzen in der URANS-Simulation liegt, und die resultierende Kombinationfrequenz mit der experimentell gemessenen AR-Frequenz übereinstimmt. Da ein solches vereinfachtes Modell die wesentlichen physikalischen Mechanismen erfolgreich erfasst, wird geschlossen, dass dieses Papier ein eindeutiger Beweis für die Rolle des unregelmäßigen Spaltströmungswirbels beim Auslösen des AR-Beginns des mehrstufigen Verdichters liefert.