Entwicklung und Validierung einer Skalierungsmethode für Ventilatoren

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In dieser Arbeit wird eine universell einsetzbare Skalierungsmethode für axiale und radiale Ventilatoren entwickelt, die auf der Ineffektivität basiert und wichtige Verluste wie Reibungsverluste, Inzidenzverluste, Carnotsche Stoßverluste und Spaltverluste berücksichtigt. Diese Methode ermöglicht die Berücksichtigung von Reynoldszahl, Machzahl, relativer Rauheit und relativem Spalt, sodass der Wirkungsgrad, die Druckziffer und die Leistungszahl im gesamten Betriebsbereich skaliert werden können. Um den Einfluss der Reynoldszahl (Reibung) und der Machzahl (Kompressibilität) zu untersuchen, wird ein Druckkammerprüfstand entwickelt, der es ermöglicht, Kammerdruck und Gas zu variieren und somit Mach- und Reynoldszahl unabhängig zu verändern. Die Kennlinien werden in einem deutlich größeren Reynoldszahlbereich gemessen als bei herkömmlichen Prüfständen, mit einer maximalen Machzahl, die um etwa 8 % erhöht wird. Die Skalierungsmethode wird an normkonform aufgebauten Ventilatorprüfständen validiert, wobei in allen Fällen bessere Vorhersagen für Wirkungsgrad und Druckziffer erzielt werden als mit gängigen Methoden, ohne die zu skalierenden Parameter zu überschätzen. Zudem wird die Verschiebung des Wirkungsgradoptimums bei steigender Reynoldszahl auf die Reibung zurückgeführt. Eine Analyse der Unsicherheiten zeigt, dass eine höhere Reynoldszahl nicht zwangsläufig mit einer erhöhten Unsicherheit des skalierten Wirkungsgrads einhergeht. D