Numerische Optimierung dreidimensional parametrisierter ...

aus der Ableitung von Kriterien aus weniger zeitaufwendigen zweidimensionalen Mehrpunktoptimierungen
als Nebenbedingungen. Das Interesse besteht darin, aus zweidimensionalen
Optimierungen des Betriebsbereichs Kennzahlen abzuleiten, die als Nebenbedingungen die
dreidimensionale Optimierung automatisch führen. Diese durchaus aufwendig über viele zweidimensionale
Optimierungen zu berechnenden Kennzahlen werden auch ein Fokus zukünftiger
Arbeiten sein.
Im Arbeitsbereich zweidimensionaler Optimierungen existieren bereits zahlreiche realisierte
Optimierungen. Durch die direkte Koppelung der Berechnungsverfahren mit dem Optimierungsalgorithmus
wurde teilweise eine deutliche Beschleunigung erreicht. Egartner 1999 [21]
hat z. B. das Euler- und Grenzschichtrechenprogramm MISES mit einem reduzierten SQP-
Verfahren60 gekoppelt und nützt dabei die anfallenden Sensitivitätsinformationen zur
Beschleunigung aus. Ein ähnliches Verfahren wird auch von Sung 2000 [70] vorgestellt
Köller et al. 1999 [43] stellen eine zweidimensionale Profilauslegung für Industriegasturbinen
vor. Der besondere Fokus der Arbeit liegt dabei in der Verbesserung des Arbeitsbereichs und
damit des Teillastverhaltens. Durch die Profiloptimierung konnte die Sensibilität der ursprünglichen
CDA-Profilierung gegenüber Fehlanströmungen deutlich reduziert werden. Hager et al.
1992 [30] berücksichtigten jeweils zwei Betriebspunkte bei der zweidimensionalen Optimierung
transsonischer Turbinenprofile.
Mittelfristig ist es außerdem notwendig, die unterschiedlichen Auslegungsdisziplinen (Aerodynamik,
Festigkeit, Wärmetechnik, etc.) nicht mehr iterativ nacheinander durchzuführen,
sondern in einem gemeinsamen Prozeß während der normalen Auslegung zu bündeln. Diese
multidisziplinäre Vorgehensweise (MDO) eröffnet sowohl geringere Auslegungszeiten, als
auch eine Verbesserung der Aussagekraft erzeugter optimaler Geometrien. Ein Rückblick bisheriger
Arbeiten wurde von Sobieszczanski-Sobieski 1996 [67] veröffentlicht. Im Rahmen dieser
Arbeit wurde bei einer hier nicht beschriebenen Optimierung von Nodé-Langlois 2000 [53]
z. B. bereits eine aerodynamische Optimierung innerhalb der von der Strukturfestigkeit zulässigen
Grenzen einer resonanzfreien Beschaufelung durchgeführt. Dazu wurden parallel zu den
Strömungsberechnungen die Schwingungsmoden mit NASTRAN berechnet. Durch Abgleich
der Moden mit dem Campbell-Diagramm wurden Nebenbedingungen berechnet, innerhalb
derer sich die aerodynamische Optimierung nur geometrisch verändern durfte. Eine Kombination
aus aerodynamischer und thermischer Vorgehensweise wurde parallel mit den hier gezeigten
Ergebnissen im Rahmen des AG-Turbo Vorhabens 1.322 untersucht. Eine gekoppelte
aerodynamische und thermische Vorgehensweise wurde z. B. auch von Jha et al. 1998 [42]
vorgestellt. Die technische Umsetzung dieser Aspekte stellt insbesondere programmtechnische
60. Hierbei besteht die Möglichkeit der Koppelung von Berechnungsverfahren und Optimierungsalgorithmus
über eine einzige Schnittstelle.
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