Numerische Optimierung dreidimensional parametrisierter ...

In Abb. 8.13 ist der massenstrom-umfangsgemittelte Abströmwinkel β2m im Auslegungspunkt
über der halben Schaufelhöhe aufgetragen. Im Vergleich ist die große Über- und Unterumlenkung
des Gitters T106D gut zu erkennen. Durch die Optimierung des Gitters wurde die Überumlenkung
des Gitters nahezu eliminiert. Der Punkt der maximalen Überumlenkung ist zur
Seitenwand hin verschoben. Die Unterumlenkung wurde deutlich reduziert. Oberhalb von 20%
halber Schaufelhöhe ergeben sich keine Bereiche stark gestörter Abströmung. Die Sekundäreffekte
wurden im Rahmen der Optimierung außerdem auf einen schmalen Bereich an der Seitenwand
reduziert.
Experimentell ist im Mittelschnittbereich, wie schon bei den Totaldruckverlusten, der s-förmige
Verlauf der Abströmung in der Ebene x / lax = 1.5 ersichtlich. Der S-Schlag wird, wie
schon aus dem Konturplot der Abströmebene ersichtlich, numerisch geringer wiedergegeben.
Die Verläufe des gemittelten Radialwinkels lassen sich in den Konturplots nachvollziehen.
Trotz der Differenzen in den umfangsgemittelten Werten des Abströmwinkels zwischen Rechnung
und Experiment ist der integrale Abströmwinkel in Umfangsrichtung nahezu identisch.
Eine mögliche Erklärung für einen Teil der Differenzen zwischen Messung und Rechnung
liegt vermutlich in der teilweise verzerrten Diskretisierung des Nachlaufbereichs durch den
OH-Netzgenerator.
8.6 Umfangsgemittelte Totaldruckverlustbeiwerte in Umfangsrichtung
In Abb. 8.14 ist der massenstrom-umfangsgemittelte bezogene Totaldruckverlust ∆pt /q2th im
Auslegungspunkt über der halben Schaufelhöhe aufgetragen.
Das Profil T106D zeigt den typischen von der Seitenwand abgelösten Verlustverlauf eines
hochbelasteten Turbinengitters, verstärkt durch die divergenten Seitenwände. Es ist deutlich
die durch die Optimierung erreichte Senkung des Verlustniveaus erkennbar. Die Verlustzentren
finden sich bei dem optimierten Gitter trotz der stark divergenten Seitenwände in Seitenwandnähe.
Unerwartet ist jedoch die nur sehr geringe Zunahme des Profilverlustes im Mittelschnittbereich.
Die sehr hohe Belastung des Gitters hätte sichtlich höhere Verluste erwarten lassen.
Der numerische Verlauf im Auslegungspunkt zeigt nahe des Mittelschnitts einen Sprung, der
experimentell so nicht nachvollzogen werden kann. Eine mögliche Ursache für den Sprung
kann die Implementierung der Symmetrierandbedingung des Strömungslösers darstellen, die
hier aufgrund des symmetrischen Problems im Mittelschnitt verwendet wurde.
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