Numerische Optimierung dreidimensional parametrisierter ...

Zur Gewährleistung der numerischen Stabilität der Strömungslösungen, basierend auf Restartsim Rahmen der automatisierten Auslegungskette, dürfen geometrisch fragwürdige und numerischinstabile Lösungen nicht als Restartfall dienen. Aus diesem Grund werden nur Lösungenvon Hauptfunktionsaufrufen 33 mit einer Zielfunktion (Minimierungsproblem), die kleiner alsder vorhergehende Hauptfunktionsaufruf und kleiner als die Startzielfunktion sind, als aerodynamischeBasis zukünftiger Restart-Strömungslösungen zugelassen.4.3 Strömungsauswertung und Bewertung der GeometrieDie Strömungsauswertung und Bewertung hat das Ziel, die durch die dreidimensionale Strömungslösungaufgelösten Strömungseffekte, die bei einer manuellen Auslegung meist durchwenige integrale Kennzahlen und den „ingenieurmäßen Blick“ auf verschiedenste Auswertediagrammedurchgeführt wird, durch Kennzahlen zu erfassen. Dabei muß auch die währendder Optimierungen oft reduzierte Auflösung der Strömungsphänomene durch gröbere Netzeberücksichtigt werden. Da die Zielfunktion nicht Ergebnis einer mathematischen Abbildungsvorschriftist, sondern Ergebnis eines iterativen Verfahrens, ist die Zielfunktion numerischrauh. Eine Bewertung allein auf Basis einer integralen Kennzahl, z. B. den oft als Ziel gesetztenintegralen Totaldruckverlustbeiwert, ist dabei selten ausreichend. Insbesondere die Gradientenbestimmungder Zielfunktion, die auf kleinen inkrementalen Änderungen der Geometriebasiert, bedarf einer problem-definierten nach Kriterien des Benutzers gesetzten Zielfunktion,um die richtige Tendenz der erwünschten Zielsetzung aus den Änderungen der Zielfunktiondetektieren zu können. Zur Ermöglichung einer solchen Zielfunktion und daran angeschlossenerNebenbedingungen werden in der automatisierten Auslegungskette verschiedene Gruppenvon Zielfunktionswerten berechnet.Im Geometriegenerator erfolgt die Berechnung von Ergebniswerten auf jedem erzeugten Profilschnitt,durch die die Schaufel aufgespannt wird, und den extrapolierten Schnitten. Für dieAuslegung relevant sind die Fläche eines Profilschnitts, die maximale Profildicke und das Biegewiderstandsmoment.Diese Größen werden üblicherweise als Nebenbedingungen gesetzt.Das Rechennetz der dreidimensionalen Strömungsrechnung wird mit den Stromlinien aus derS2-Rechnung geschnitten. Als Zwischenschritt wird dafür das Berechnungsnetz in OH-Topologieauf ein gleichmäßiges H-Netz interpoliert. Die Profildruckverteilungen auf den Stromlinienschnittenwerden anhand verschiedener Kriterien bewertet. Die wichtigsten Kriterien sinddie maximale Machzahl und deren axiale Position, die saugseitige Verzögerung, die Verhältnissevon Beschleunigung zu Verzögerung auf Druck- und Saugseite und ein Kriterium zurBewertung der Saugspitze an der Vorderkante. Diese Kriterien werden im Rahmen einer drei-33. Als Hauptfunktionsaufruf wird die Bestimmung der Zielfunktion für einen Parametervektor und zusätzlichdie Bestimmung der Zielfunktionen zur Gradientenbestimmung der Zielfunktion an diesem Punkt bezeichnet.52