Numerische Optimierung dreidimensional parametrisierter ...

nach Kriterien abgeleitete umfangsgemittelte Größen in der Abströmebene (Bewertungsebene)und Kennzahlen zur Beurteilung der einzelnen Profilschnitte.Die Auslegungssystematik wurde zu einer numerisch stabilen Auslegungskette verknüpft.Dies erlaubt die gleichzeitige Modifikation von Schaufelprofil und den dazugehörigen Seitenwänden.Die Auslegungskette wurde mit einem sequentiell quadratischen Gradientenverfahrenzu einem Ring geschlossen. Die Schnittstelle stellen die Geometrieparameter auf der einenSeite und ein Zielfunktionswert als Gütekennzahl und Nebenbedingungen, gebildet aus denaerodynamischen Ergebnisgrößen, auf der anderen Seite dar.Mit dem Verfahren wurde eine Auslegungsoptimierung eines Turbinengitters durchgeführt.Das Ausgangsgitter T106D mit geraden divergenten Seitenwänden, in den Proportionen desHochgeschwindigkeits-Gitterwindkanals, wurde zum Gitter T106Dopt modifiziert. Das Ausgangsgitterund das optimierte Gitter wurden in hoher Auflösung nachgerechnet. Das GitterT106Dopt wurde anschließend erstellt, instrumentiert und unter turbomaschinen-ähnlichenBedingungen am Windkanal experimentell untersucht. Dafür wurde ein Meßsystem eingesetzt,welches automatisierte mäanderförmige Strömungsfeld-Traversierungen erlaubt, um die dreidimensionalenStrömungseffekte in der Abströmebene zu erfassen.Das sichtbar dreidimensional gestaltete Gitter T106Dopt ist geprägt durch eine stark aufgedickteProfilsaugseite in Seitenwandnähe und einer Verlängerung der Profilsaugseite gegenüberder Profildruckseite durch die umfangsunsymmetrische Seitenwandkonturierung. Es zeigtein merkbar geändertes Strömungsbild gegenüber normalen hoch belasteten Turbinengittern.Die Sekundärströmungen konnten deutlich reduziert und zur Seitenwand hin verschoben werden.Gleichzeitig wurden die integralen Verluste erheblich reduziert. Maßgeblich daran war diestarke Profilentlastung in Seitenwandnähe und die Verhinderung des Aufrollens der Seitenwandscherschichtenund damit die Bildung dissipierender in der Turbine nicht mehr nutzbarerRotation beteiligt.Das Ziel der Arbeit, die automatisierte Auslegung eines Schaufelgitters zur Reduzierung derSekundärströmungen und integralen Verluste unter Einsatz numerischer Optimierungsverfahren,wurde damit erreicht. Abschließend wurde das Verfahren kritisch diskutiert, um Anregungenfür zukünftige Arbeiten zu geben.109