Der Fan-Prüfstand an der TU Darmstadt ist als eine Weiterentwicklung des TSV2 mit offenem Kreislauf aufgebaut, wobei die angesaugte Umgebungsluft in einer Beruhigungskammer über Draht- und Wabengitter vorkonditioniert wird. Sie gelangt über die Einlaufdüse in die Fan-Stufe, welche aus einem Blisk-Rotor und einem Stator besteht. Anschließend durchläuft die komprimierte Luft die Lagerstützstreben, den Radialdiffusor und die ringförmige Drossel und gelangt gelangt über ein Sammelgehäuse und ein Abströmschacht wieder in die Umgebung.
Der Massenstrom wird in der kalibrierten Einlaufdüse nach dem Wirkdruckverfahren bestimmt und über den verstellbaren Drosselring mit dem Gegendruck justiert. Bei kritischen Betriebspunkten kann der Gegendruck über eine Notabschaltung wahlweise manuell oder automatisiert sofort reduziert werden. Der Rotor wird über ein Planetengetriebe von einem Drehstrommotor angetrieben, die beide an ein separates Kühlwasser- und Ölsystem angeschlossen sind. Drehzahl und Drehmoment werden über einen Drehmomentmessflansch erfasst. Der sichere Betrieb der Anlage wird durch eine Not-Aus-Logik in der Steuerung gewährleistet.
Die Messtechnik des Prüfstands erfasst Daten zweier Kategorien: Stationäre Daten und zeitlich aufgelöste, synchrone Daten.
Stationäre Parameter, bspw. Wanddruck, Totaldruck sowie Strömungs- und Metalltemperaturen, werden mit ca. 100 Hz aufgenommen und in der Auswertung zur Untersuchung konstanter Betriebspunkte verwendet. Zur Erfassung dieser Daten verfügt der Prüfstand über „Pressure-Scanner“ und Thermoelementkanäle. Mit den Daten werden z.B. Verdichterkennfelder (0D), Radialprofile (1D) und Strömungsquerschnitte (2D) generiert, anhand derer die stationäre Aerodynamik der Fan-Stufe analysiert und die Varianten oder der numerischen Vorhersage verglichen werden können. Mit traversierbaren 5-Lochsonden können Strömungswinkel, Machzahl, Statik- und Totaldruck in mehreren Ebenen örtlich aufgelöst werden.
Zeitlich aufgelöste Parameter werden mit 100 kHz – 1,3 MHz aufgezeichnet, um hochfrequente Phänomene zu erfassen. Die multiphysikalische, zeitlich synchronisierte Aufnahme von Wanddruck, Totaldruck, Dehnung, Abständen und Schwingungen ist unerlässlich für die aeroelastische Forschung. Hierzu verfügt der Prüfstand über 2 Transientenrekorder für Piezodruckaufnehmer, ein Messystem für Dehnungsmesstreifen incl. einer Telemetrie für die Signalübertragung aus dem rotierenden System, ein kapazitives Schaufelspitzenspalt- und laufzeitmessystem sowie Schwingungs- und Abstandssensoren. Alle zeitaufgelösten Signale werden mit einer eindeutigen Markierung (Sync-Trigger) versehen und können über diese in der Auswertung phasenecht analysiert werden. Diese besteht aus automatisierten Algorithmen in welche die aktuellen Analysemethoden sowie eigene fachgebietseigene Ansätze implementiert werden. Hiermit werden die instationären Phänomene, v. A. in Rotornähe, sichtbar gemacht und analysiert. Einige Beispiele hierfür sind supersonische Strömungsphänomene (Stoß), Sekundärströmungen, Druck- und Schwingungsspektrogramme, Umlaufgeschwindigkeiten, aeroelastische Kopplungen und Phasenbeziehungen, akustische Resonanzen, u.v.m. Darüberhinaus werden traversierbare Sonden eingesetzt, bspw. virtuelle 4-Lochsonden, Totaltemperatursonden oder Hitzdrahtsonden um aus einer Weiterverarbeitung der Daten Strömungswinkel, Turbulenz oder Temperatur örtlich aufgelöst zu erfassen.
