Numerische Optimierung dreidimensional parametrisierter ...

mungskanals einer stömungsmechanischen Baugruppe, wie z. B. Hochdruckverdichter oderNiederdruckturbine. Der Aufwand einer sinnvollen geometrischen Parametrisierung wird invielen Fällen beim Aufbau von Auslegungsprozessen unterschätzt. Besonders bei der detailliertenGeometriedefinition dreidimensionaler Schaufeln und Seitenwände muß darauf geachtetwerden, daß die zur Modifikation der Geometrie bereitgestellten Variablen möglichstunabhängig voneinander sind. Ein gezieltes, geometrisches Operieren zur Beeinflussung derströmungsmechanischen Effekte ist sonst, sowohl manuell als auch automatisiert, kaum möglich.Die Festlegung der geometrischen Variablen hat einen nicht unerheblichen Einfluß aufden stömungsmechanischen Auslegungsvorgang. Der axiale Strömungskanal kann z. B. aneiner Stelle sowohl über zwei Radien (Nabenradius und Gehäuseradius), als auch durch denMittelschnittradius und die Höhe des Strömungskanals festgelegt werden. Beide Variantensind charakterisiert durch zwei unabhängige geometrische Variablen. Die Modifikation dieserVariablen führt aber bei beiden Varianten zu unterschiedlichen strömungsmechanischen Effekten.Bei der Auswahl der Variablen, die die Geometrie definieren, müssen deswegen schon imVorfeld die damit zu erzielenden lokalen stömungsmechanischen Gegebenheiten und Einflußmöglichkeitenberücksichtigt werden, um sie auf die zu modifizierenden stömungsmechanischenPhänomene zu konditionieren. Einen weiteren Aspekt stellen die bei automatisiertdurchgeführten Auslegungen notwendigen Limitierungen der Variablen dar. Eine im zweidimensionalenAuslegungsraum oft angewandte Parametrisierung eines Schaufelschnitts überdie Stützpunktkoordinaten der beschreibenden B-Splines zeigt bei einer dreidimensionalenSchaufeldefinition z. B. große Probleme bei der Festlegung der Nebenbedingungen bezüglichder Geometrievariablen.Schaufelblattgestaltung 3D (Fädelung)diedraldihedralgepfeiltsweepgeneigtleangebogenbowvorwärtsforwardrückwärtsbackwardGehäuseGehäuseStrömungsvektorNabeϕUmfangsrichtungNabezAxiale RichtungAbb. 3.1:Schaufelblattgestaltung 3D durch Auslenkung der Fädellinie31