Die Untersuchung der Relativstroemung im Laufrad einer Axial- verdichterstufe soll einen praxisnahen Beitrag zur Erfassung der durch die Einflusse eines vor- bzw. nachgeschalteten Leit- rades sehr komplexen Stroemungsvorgange liefern. Die Stroemungs- fluktuationen aufgrund der Wechselwirkung zwischen stehenden und rotierenden Gittern nehmen Einfluss auf die innere Energie- umwandlung. auf die Erregung von Schaufelschwingungen. auf Grenzschichtverhalten sowie Abloesevorgange und - als Folg- auf die Verluste und die Larmerzeugung. Die Beschreibung der Vorgange lasst sich aufspalten in eine potential-theoretische Betrachtungsweise und eine mit Beruck- sichtigung der Einflusse des realen Fluids. Die Einflussgroessen der potential-theoretischen Wechselwirkung relativ zueinander bewegter Schaufelreihen sind zunachst ein- mal geometrischer Art. Die Profil- und Gittergeometrie sowie die Axialspaltweiten zwischen benachbarten Schaufelreihen be- einflussen diese Wechselwirkungen wesentlich. Weitere Einfluss- groessen sind die Drehzahl des Rotors und die Kompressibilitat des StroemungsfluidS. Theoretische Loesungen zu diesem Problemkreis [9;10;11J wurden bisher uberwiegend bei quasistationarer BetraChtung verschie- dener relativer Positionen der Leit- und Laufschaufelreihen erstellt. Ergebnisse eines Differenzenverfahrens nach Ispas [12J sind im Abschnitt 6.2.1 vorgestellt. In der realen zahigkeitsbehafteten Stroemung bilden sich auf- grund der ProfilgrenzschiChten Nachlaufdellen hinter den Schau- felaustrittskanten. Im Bereich dieser Nachlaufdellen ergibt sich fur nachgeschaltete relativ bewegte Schaufelreihen ein Gebiet der Falschanstroemung. Fur Verdichter wirkt sich diese periodische Falschanstroemung (s. Abb. 26) in einer Erhoehung der Umlenkung durch das FOlgegitter aus.

Die vorliegende Arbeit entstand am lnstitut fUr Strahlantriebe und Turboarbeits- maschinen der Rheinisch-Westfalischen Technischen Hochschule Aachen und wurde von seinem Leiter, Herrn Professor Dr.-lng. W. DETTMERING, angeregt und betreut. Die Arbeit beschaftigt sich mit der experimentellen und rechnerischen Ermittlung von Spannungskonzentrationen in gekerbten rotierenden Scheiben. Als experimentelles Untersuchungsverfahren wurde dabei die spannungsoptisch-stroboskopische Methode gewahlt und zur Reife entwickelt. Als Rechenverfahren wurde die Auflosung der lntegralgleichungen der ebenen Elastizitatslehre mittels linearer Gleichungssysteme angewendet. Die Untersuchungen wurden mit Unterstiitzung des Landesamtes fiir Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen durchgefiihrt, dem an dieser Stelle fiir seine finanzielle Hilfe freundlich gedankt wird. 3 Ubersicht Die einschlagige Literatur auf dem Gebiet der Spannungsermittlung an rotierenden Scheiben und Ringen stellt flir den Fall vorhandener Rotationssymmetrie nahezu erschopfende Informationen bereit. Der Fall gestorter Rotationssymmetrie, zum Bei- spiel durch Kerben am AuBenrand oder in der Nabe, wird dagegen meistens schon im Vorwort ausgeklammert. Vereinzelte experimentelle Arbeiten, die sich des spannungs- optischen Einfrierverfahrens oder der spannungsoptisch-stroboskopischen Untersu- chungsmethode bedienen, wurden erst im letzten Jahrzehnt bekannt. Die vorliegende Arbeit enthalt zunachst einen experimentellen Beitrag zur Verbesserung des spannungsoptisch-stroboskopischen MeBverfahrens, angewandt auf Probleme der Kerbwirkung in rotierenden ebenen Scheiben. 1m zweiten Teil der Arbeit wird unabhangig von den Problemen und Ergebnissen des ersten Teils versucht, auch einen Beitrag zur numerischen Spannungsberechnung in Scheiben mit gestorter Rotationssymmetrie zu liefern. Dieser Beitrag hat die numeri- sche Anwendung der seit langem bekannten Integralgleichungen von WEINEL [8] zum Gegenstand.