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Stator-Nabe
Dichtspitzen
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Rotor-Vorderkante
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Gehäuse
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Umfangsnut
(a) Deckbandkavität
(b) Umfangsnut (Seitenansicht)
Abbildung 8.1.: Vernetzung verschiedener Geometriedetails
Design and Rapid Meshing) erzeugt [171]. Die von PADRAM generierte Geometrie umfasst
unter anderem die Schaufelspalte von Rotoren und Statoren, Ausrundungsradien an den Schaufelfüßen
sowie Kavitäten. Die Netze der einzelnen Schaufelreihen haben eine O-H-Topologie.
Ein mehrlagiges O-Netz umschließt die Schaufel. H-Blöcke werden innerhalb der Schaufelpassage,
an den periodischen Rändern des Berechnungsgebietes sowie in den Eintritts- und
Austrittszonen verwendet. Hin zu den Annuluswänden, der Schaufeloberfläche sowie innerhalb
der Schaufelspalte wird durch Clustering die Auflösung der zu erwartenden Gradienten in der
Strömung verbessert. Die Gitterpunktdichte aller Konfigurationen befand sich im für stationäre
RANS-Einpassagenmodelle üblichen Bereich. In radialer Richtung wurden zwischen 65 und 95
Gitterpunkte verwendet. Bei den Rotoren befanden sich zwischen 10 und 19 davon im Laufspalt.
Die Gesamtzahl der Gitterpunkte befand sich damit im Bereich zwischen 600000 und
1,3 Millionen. Für die Konfigurationen mit Deckband und Dichtspitzen wurde eine relativ feine
Auflösung des Kavitätsnetzes gewählt, um sowohl die lokale Leckageströmung als auch ihre Interaktion
mit der Hauptströmung akkurat wiederzugeben. Im Dichtspitzenspalt befanden sich
35 radiale Knotenpunkte. Zusammen mit dem Clustering zur Auflösung der Wandgrenzschichten
ergab sich so die in Abb. 8.1a gezeigte Netztopologie und -dichte. Die Gesamtzellenzahl
für das Statornetz lag bei etwa 3,3 Millionen, wovon sich mehr als die Hälfte in der Kavität
befanden. Eine Zusammenfassung der Netzparameter ist in Appendix D gegeben. Das Netz für
die Gehäusestrukturierung basierte in axialer und in Umfangsrichtung auf der Gitterpunktverteilung
des benachbarten Rotornetzes. In radialer Richtung wurden 30 Gitterpunkte verwendet.
Wie in Abb. 8.1b zu erkennen ist, wurde eine Verfeinerung der Punktabstände hin zu den Wänden
sowie dem Übergang zum Rotornetz angestrebt.
8.3 Parametrisierung der Endwandkonturierung
Die nicht-achsensymmetrische Endwandkonturierung wurde von PADRAM durch Perturbation
der Ausgangsgeometrie erzeugt. In Umfangsrichtung bestand die Konturierung aus harmonischen
Radiusänderungen. Ihre Phasenlänge und Phasenverschiebung basierten auf der lokalen
Schaufelteilung und Skelettlinie. Die zur Definition der Konturierung benötigten Parameter wurden
an diskreten Axialpositionen vorgegeben, dazwischen erfolgte eine Interpolation der Oberfläche.
Um komplexere Geometrien zu erzeugen, konnten harmonische Perturbationen verschiedener
Ordnung überlagert werden. Um die Anzahl der Variablen gering zu halten, wurden in
40 8. Numerische Methoden