Numerische Optimierung dreidimensional parametrisierter ...

8. Ergebnisse der OptimierungIm folgenden Kapitel sollen die numerischen Ergebnisse des Ausgangsgitters T106D mit dennumerischen und experimentellen Ergebnissen des optimierten Gitters T106Dopt gegenübergestelltwerden. Die Auswertung der numerischen Ergebnisse erfolgte auf Basis der Nachrechnungenmit feiner Netzauflösung, sowohl für das Ausgangs- als auch für das optimierte Gitter.Die Rechnungen wurden nach Beendigung der Optimierung durchgeführt, fanden also bereitsvor den experimentellen Untersuchungen statt.Die bei der Optimierung eingestellten Nebenbedingungen der gleichen Arbeitsumsetzung desAusgangsgitters T106D wurden eingehalten. Der integral flußgemittelte Abströmwinkel inUmfangsrichtung wurde im gewünschten Intervall gehalten. Der Massenstrom der optimiertenGeometrie ist nahezu identisch zu dem Massenstrom am Startpunkt.8.1 TurbulenzgradmessungIm Rahmen des durchgeführten Meßprogramms wurde eine Turbulenzgradbestimmung mitden oben angegebenen Randbedingungen durchgeführt. Mit der eingebauten 1D-Hitzdrahtsondewurde vor der Messung eine Geschwindigkeitskalibrierung durchgeführt. Der Turbulenzgradwurde anhand der errechneten Kalibrierkurve bestimmt. Der bestimmteZuströmturbulenzgrad in Zuströmrichtung beträgt für den Auslegungspunkt Tu 1 = 2.4%. DerTurbulenzgrad ist damit gegenüber der Erwartung aus früheren Messungen mit dem gleichenTurbulenzsieb geringer. Ein möglicher Grund ist die stärkere Beschleunigung in der Düsedurch die Verengung des Kanalquerschnitts mittels der eingebauten Holzseitenwände. Bedingtdurch die Geometrie des Windkanals, von der Beruhigungskammer bis zur Gittereintrittsebene,ist die Turbulenz nicht isotrop, sondern in axialer Richtung am geringsten.Eine rein empirische Abschätzung des durch das Turbulenzsieb erzeugten Turbulenzgradesanhand der geometrischen und aerodynamischen Werte gemäß Roach 1987 [59] ergibt einenWert von Tu = 5.4 %. Gemäß Rannacher verringert sich dieser erzeugte Turbulenzgrad durchdie Beschleunigung aufgrund der geometrischen Bedingungen in der Windkanaldüse unter derAnnahme nahezu isotroper Turbulenz auf einen Wert von Tu 1 = 2.7 %. Der Wert der empirischenAbschätzung des Zuströmturbulenzgrades liegt damit im Bereich des gemessenen Wertes.8.2 ProfildruckverteilungenIm folgenden werden die Eigenschaften der beiden Gitter T106D und T106Dopt anhand derisentropen Druckbeiwerte-Verläufe c p2, th diskutiert. Aufgetragen sind die aerodynamischenErgebnisse am Auslegungspunkt Ma 2th = 0.59, Re 2th = 500000 und β 1 = 127.7°, an dem die84