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Saugseite
X star t X 1
X 2
X 3
X 4
X 5 X end
Amplitude
∆R
❄
❄
✛ ✲ ✻ ✻
Phase
(a) Parameter der Konturierung
❍ ❍R=konst.
(b) Stützstellen der Konturierung
Abbildung 8.2.: Parametrisierung der 3D-Endwandkonturierung
der vorliegenden Arbeit lediglich die nullte und erste Ordnung genutzt. Dies bedeutet, dass an
jeder axialen Stützstelle drei in Abb. 8.2a skizzierte Auslegungsparameter spezifiziert werden
mussten:
1. Rotationssymmetrische Radiusänderung (harmonische Perturbation nullter Ordnung)
2. Amplitude des harmonischen Anteils erster Ordnung
3. Phasenverschiebung des harmonischen Anteils erster Ordnung
Für die vorliegende Arbeit wurden die Auslegungsparameter der Konturierung in der Regel an
fünf in Abb. 8.2b gezeigten Stützstellen spezifiziert, die sich zwischen Vorder- und Hinterkante
der Schaufelkante befanden. Durch die Wahl der Start- und Endpositionen der Konturierung
wurde sichergestellt, dass sich das Konturierungsgebiet auf die Plattform der betrachteten
Schaufelreihe beschränkte. Für die Untersuchung mit Deckbandleckage wurde noch eine
weitere Stützstelle stromauf der Vorderkante eingeführt. Ein Vorteil der harmonischen Endwandparametrisierung
gegenüber anderen Varianten ist die intuitive Verbindung zwischen den
Auslegungsparametern und ihren aerodynamischen Einflüssen: Bei Vernachlässigung der Schaufeldicke
führt eine in Umfangsrichtung aufgeprägte harmonische Verzerrung erster Ordnung
nicht zu einer globalen Veränderung der geometrischen Querschnittsfläche. Lediglich lokale Änderungen
der Querschnittsfläche und Oberflächenkrümmung werden hervorgerufen, die, wie
bereits in Abschnitt 7.1.1 erläutert, einen bekannten Einfluss auf den lokalen statischen Druck
haben. Da die Phasenverschiebung die Lage dieser lokalen Druckänderungen in Umfangsrichtung
angibt, ist aus dem Wert dieses Parameters direkt ablesbar, ob der Druckgradient zwischen
Druck- und Saugseite durch die Konturierung erhöht oder gemindert wurde.
8.4 Auslegungsprozess für die Endwandkonturierung
Wenn für eine bestimmte Auslegungsaufgabe keine oder nur sehr wenige Erfahrungswerte verfügbar
sind, bieten sich automatisierte Suchverfahren als Alternative zur Auslegung „per Hand“
an. Bei der nicht-achsensymmetrischen Endwandkonturierung in Axialverdichtern ist dies der
Fall. Ferner ist die Nutzung von automatischen Optimierungsverfahren zur Konturierungsauslegung
im Turbinenbereich bereits gut etabliert. Daher erschien es sinnvoll, für die Auslegung
8.4. Auslegungsprozess für die Endwandkonturierung 41