Mein besonderer Dank gilt auch Herrn Dipl.-Ing. (FH) Jörg Hübler für dessen unermüdliche Unterstützung bei der Programmierung. Herr Hübler hat den größten Teil der Benutzeroberfläche geschrieben, nur durch seine Hilfe war es möglich, Funktionen wie z.B. das OpenGl-Ausgabefenster oder das HTML-Hilfefenster in das Programm zu integrieren.
Obwohl eine zuverlässige Berechnung des Teillastverhaltens von Strömungsmaschinen bis heute nicht möglich ist, so kann man dennoch den Versuch wagen, durch die Kombination von Theorie und empirischen Unterlagen die Charakteristik zumindest in einem Bereich in der Nähe des Auslegungspunktes abzuschätzen. Sicherlich treffen die erhaltenen Ergebnisse dann am ehesten zu, wenn die geometrischen Hauptabmessungen mit denen jener Maschine übereinstimmen, von welcher die verwendete Empirie anhand von Messungen abgeleitet wurde. Oftmals reicht aber bereits eine kleine Abweichung, um die Ergebnisse unbrauchbar, möglicherweise sogar irreführend werden zu lassen. Es kann nur vorteilhaft sein, über eine oder mehrere Alternativen zu verfügen, um so die erhaltenen Ergebnisse vergleichen zu können. Selten wird das Ergebnis identisch sein, doch läßt sich dadurch eine Unstimmigkeit besser erkennen.
Die Vorgehensweise bei der Ermittlung der Verluste ist nicht besonders
schwierig und läßt sich mit wenigen Worten schildern: die
Reibungsverluste werden durch die Summation
aller je Zeiteinheit dissipierten Verluste
an den einzelnen differentiellen Flächenelementen
gebildet (
),
der Versperrungsfaktor am Laufradaustritt, der Spaltverlust des Laufrades,
die zusätzlichen Verluste durch Radreibung und Rückströmung
ins Laufrad, der Verlust durch nicht optimale Anströmung
(bzw. beim Leitrad auch der Verlust durch unregelmäßige
Winkelverteilung der Geschwindigkeitsrichtung) und der
Druckrückgewinnbeiwert des Diffusors werden aus empirischen
Diagrammen bzw. Gleichungen ermittelt.
Für die Minderleistungszahl werden die theoretischen Ergebnisse
von Busemann [Bus28] verwendet, davon abweichend
wird statt der Durchsatzzahl 
die Normalkomponente
der Geschwindigkeit am Laufradaustritt für die
Abschätzung aus den angegebenen Diagrammen verwendet.
Die am häufigsten verwendeten Gesetze
sind der Energieerhaltungs- und der Kontinuitätssatz.
Zum Thema Strömungsmaschinen bzw. Radialverdichter gibt es
eine Fülle guter Literatur. Sucht man jedoch detaillierte Informationen
zur Charakteristik, so ist der Erfolg selten befriedigend.
Auch im Internet ist kaum was zu finden,
die Suche nach dem Stichwort Radialverdichter
liefert bei Yahoo keinen einzigen Eintrag, bei AltaVista gerade mal
vierundneunzig Einträge.
Fast alle gefundenen Seiten haben eine Universitätsadresse,
sie enthalten jedoch nur Allgemeines, meistens eine Beschreibung
dessen, wozu man fähig ist, oder eine Auflistung der
aktuellen Forschungsarbeiten (jedoch keinerlei Ergebnisse),
man erhält den Eindruck, daß alle das eigene Süppchen
kochen und gegeneinander wetteifern. Zu finden waren auch
jede Menge Literaturverzeichnisse (meist Diplomarbeiten,
Dissertationen, etc.), keine einzige davon stand jedoch
zum Download bereit, als ob sie alle noch von Hand
geschrieben wären und nicht in irgendeiner elektronischen Form
vorliegen würden.
Das Internet scheint den meisten unbekannt zu sein,
und für diejenigen, welche die Möglichkeit haben, eigene
Seiten zu publizieren, ist es wohl eher eine Bühne zur Selbstdarstellung.
Das oben Gesagte hat zwar mit Radialverdichterstufen nichts
gemeinsam und gehört auch nicht hierher, aber ich möchte
meine Enttäuschung über die Erfolglosigkeit der Suche
und die verschwendete Zeit auch nicht verschweigen.
Entgegen der ursprünglichen Absicht, ein bereits vorhandenes Rechnerprogramm für die Auslegung von halboffenen Radialverdichtern als Grundlage für die Teillastberechnung zu verwenden, entstand ein fast vollständig neues Programm. Es wurden jedoch noch einige Funktionen aus dem vorhandenen Quelltext übernommen, beispielsweise die Darstellung des Meridianschnittes in dem Fenster SEITENANSICHT, um die Abweichungen der Außenwandkonturen, die sich aus den unterschiedlichen Berechnungsmethoden ergeben, vergleichen zu können. Abgesehen von dem zusätzlichen zeitlichen Aufwand hat sich die Neuprogrammierung in jeder Hinsicht als vorteilhafter erwiesen: der vorhandene Quellcode ließ sich mit der verwendeten aktuellen Version des Linkers aus nicht nachvollziehbaren Gründen nicht fehlerfrei binden, eine optimierte ausführbare Binärdatei konnte somit nicht mehr erstellt werden. Desweiteren war der Quelltext nur unter erheblichem Aufwand zu verstehen (wenn überhaupt), da versucht wurde, den Quellcode eines damals bereits für die Auslegung vorhandenen BASIC-Programms bis ins letzte Detail in der Sprache C nachzubilden. Wenn diese Vorgehensweise auch nicht unbedingt mit Geschwindigkeitseinbußen verbunden sein muß, so war sie jedoch bestimmt nicht der richtige Weg, zumal das BASIC-Programm für einen Rechner mit einer Speicherkapazität von 64 KByte geschrieben wurde, aus diesem Grund in vier einzelne Programmteile aufgeteilt war, welche bei Bedarf von Bändern eingelesen wurden. Es bestand keine strikte Trennung von Oberfläche bzw. Rechnerarchitektur und Berechnungsteil, keine Trennung zwischen Geometrie und Thermodynamik, wie sie für mehr als einen zu berechnenden Betriebspunkt erforderlich ist. Der größte Teil der Berechnungszeit wurde mit der Ausgabe in bzw. dem Einlesen aus Dateien verschwendet, eine noch nicht einmal unter dem Aspekt eines auf 64K begrenzten Hauptspeichers zu vertretende Lösung (die Gesamtgröße der zu lesenden Daten beläuft sich auf ca. 6-7K, wenn Datentypen mit doppelter Genauigkeit verwendet werden), da Festplattenzugriffe (bzw. Zugriffe auf Bänder) bekanntlich zu den zeitraubendsten Tätigkeiten eines Rechners gehören.
Das im Rahmen dieser Arbeit entstandene Rechnerprogramm ist mit
Sicherheit noch nicht die optimale Lösung. Wenn man z.B. versucht, es um die
Berechnungsmöglichkeit eines Axialverdichters oder einer
Zentripetalturbine zu erweitern, werden die gemachten Fehler
in aller Deutlichkeit feststellbar sein. Da jedoch
von den Möglichkeiten der objektorientierten Programmierung,
wo immer möglich und sinnvoll, Gebrauch gemacht wurde
(die einzige globale Konstante ist die Zahl 
, globale
Variablen sind nicht vorhanden),
sollte eine Erweiterbarkeit möglich sein.
Ein Programm dieser Größenordnung ist auch bestimmt nicht
ohne Fehler, zumindest nicht nach einer so kurzen Testphase.
Abstürze kommen immer wieder mal vor, allerdings
in der letzten Zeit relativ selten, aber bei dem Versuch,
sie mit dem Debugger zu finden, ließen sie sich nicht mehr
nachvollziehen. Falls ein Anwender Fehler findet
oder Verbesserungs- und Erweiterungsvorschläge hat, bitte
ich, mir diese unter der folgenden Adresse mitzuteilen:
NLangert@t-online.de1. Vorschläge, wie z.B. das Programm
um die Fähigkeit der Berechnung aller Strömunsmaschinen-Typen
zu erweitern, werde ich allerdings nicht berücksichtigen :-).
Die Diplomarbeit wird im Internet auf einem, vielleich auch auf mehreren ftp-Rechnern zum Download bereitliegen, es stehen zu diesem Zeitpunkt jedoch noch keine Adressen fest2. Da die Diplomarbeit auch im HTML-Format vefügbar ist, liegt es nahe, sie auch online über eine W3-Adresse lesen zu können, ohne erst eine komprimierte Datei kopieren und entkoprimieren zu müssen, aber eine Adresse kann ich auch hier noch nicht angeben.
Die Diplomarbeit (nicht das Programm!) untersteht der GNU GENERAL PUBLIC LICENSE, mit Ausnahme der folgenden Abbildungen: 1.1, 1.2, 2.4, 4.5. Diese unterliegen dem Copyright des jeweiligen Verlages. Das Programm darf in der vorliegenden Form nicht für kommerzielle Zwecke verwendet werden.
1
die aktuelle Adresse:
nlangert@stroem.de
2
http://www.stroem.de