Numerische Optimierung dreidimensional parametrisierter ...

Stand des Auslegungsverfahrens noch nicht implementiert. Die Validierungsauslegung sollaber trotz der Beschränkung auf ebene Seitenwände mit möglichst turbomaschinennahen Strömungsvorgabenerfolgen. Das hier zu optimierende Gitter stellt ein Statorgitter dar. MöglicheSchwingungsprobleme wurden, obwohl in dem Verfahren bereits integriert, im Rahmen dieserAuslegung nicht untersucht. Durch die Auslegung als Windkanalgitter unterliegt das Gitterkeinen Festigkeits- und Lebensdauerrestriktionen. Dadurch bietet sich die Möglichkeit großergeometrischer Modifikationen. Diese Vorgehensweise eröffnet dadurch die Chance, in für normaleMaschinenauslegungen übertriebener Weise die Richtung zu verringerten integralen Verlustenund Sekundärströmungen aufzuzeigen. Die aerodynamische Optimierung soll für denAuslegungspunkt durchgeführt werden. Die experimentelle Untersuchung soll das Verhaltendes Gitters aber auch an anderen Betriebspunkten ermitteln.6.1 Auslegungsdaten des Turbinengitters T106DAls Ausgangsgitter der Optimierung wurde das Turbinengitter T106 in der praxisnäheren KonfigurationT106D 46 einer starken Kanalerweiterung durch divergente Seitenwände gewählt.Das Turbinengitter T106 stellt ein typisches ungekühltes hoch belastetes Niederdruckturbinengitterdar. Es wurde im Rahmen der Aufgabe "Anwendung neuer Entwurfskonzepte auf Profilefür axiale Turbomaschinen" des Programms Zukunft-Technik-Luftfahrt 1978 von Fottner &Lichtfuß als zweidimensionales Mittelschnittsprofil ausgelegt. Das Gitter war bereits Gegenstandverschiedenster Forschungsprojekte am Institut für Strahlantriebe der Universität derBundeswehr München, wie z. B. durch Weiß 1993; Wilfert 1994; Schnaus 1997; Acton 1998;Duden 1999. Die Profilgeometrie zeichnet sich durch einen Bereich ausgeprägter Strömungsverzögerungim hinteren Teil der Saugseite (aft-loaded) aus und findet beispielsweise in derNiederdruckturbine des Triebwerks PW2037 Anwendung (siehe Abbildung 2.8 auf Seite 17).Das Gitter T106 stellt ein Turbinengitter aus prismatischen Schaufeln mit geraden parallelenSeitenwänden dar. Dieses Gitter hat jedoch ein höheres Beschleunigungsverhältnis mit einemWert von Ma 1 /Ma 2 ~ 1.6 als in Niederdruckturbinen normalerweise üblich. Deswegen wurdeder axiale Ringraum im Bereich des Gitters T106D so modifiziert, daß die Seitenwände eineDivergenz von jeweils λ =15° aufweisen. Dieses Gitter wurde 1998 schon als Ausgangskonfigurationeiner manuellen Optimierung von Duden [20] eingesetzt (Ergebnisse sieheAbschnitt 2.3 auf Seite 16, Abb. 2.16 und Abb. 2.17). Die Aerodynamik dieses Ausgangsgittersist stark von Sekundärströmungen dominiert.Das Gitter T106 47 für den Hochgeschwindigkeits-Gitterwindkanal hat folgende Auslegungsdaten:46. Die Indizierung T106D dient hierbei zur Kennzeichnung divergenter Seitenwände (Ringraumverlauf vonNabe und Gehäuse) des Gitters.47. Das Gitter T106 mit der Teilung t /l = 0.799 wird in der Literatur auch oft mit T106A bezeichnet.66