Numerische Optimierung dreidimensional parametrisierter ...

Weitere Magazine

Empfehlungen

Info

Abb. 8.9: Ölanstrichbilder T106Dopt: Schaufelblatt im Auslegungspunkt . . . . . . . 94 Abb. 8.10: Ölanstrichbild T106Dopt: Seitenwand im Auslegungspunkt . . . . . . . . . . 95 Abb. 8.11: Strömungssituation T106Dopt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Abb. 8.12: Lokale Totaldruckverlustbeiwerte in der Abströmebene für T106D num., T106Dopt num., T106Dopt exp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Abb. 8.13: Umfangsgemittelter Abströmwinkel in Umfangsrichtung in der Abströmebene für T106D num., T106Dopt num., T106Dopt exp. . . . . . . 99 Abb. 8.14: Umfangsgemittelter Totaldruckverlustbeiwert in Umfangsrichtung in der Abströmebene für T106D num., T106Dopt num., T106Dopt exp. . . . . . 101 VIII
1. Einleitung und Problemstellung Die weltweit zur Verfügung stehende hochwertige Primärenergie in Form von Erdöl bzw. -gas ist begrenzt. Durch Neuerschließungen, die zum Teil heute schon umstritten sind, wird die Gesamtmenge zwar immer wieder angehoben, ein maßvoller Umgang mit diesem wichtigen Rohstoff in Industrie, Verkehr, Stromerzeugung, Haushalten und weiteren Verbrauchern ist trotzdem notwendig. Dem gegenüber steht ein jährlich wachsender Energiebedarf mit den verbundenen Umweltproblemen durch vermehrten CO2-Ausstoß und anderen Emissionen. Der CO2-Ausstoß gilt als eine der treibenden Kräfte für den Treibhauseffekt und die damit zu erwartenden Klimaveränderungen. Um dem entgegenzuwirken, ist dabei neben Energieeinsparungsmaßnahmen eine möglichst effiziente Energieumwandlung von hochwertiger, transportabler Primärenergie in nutzbare mechanische Energie entscheidend. Die Problematik des Energiehaushalts hat auch eine starke politische Dimension, wie es sich z. B. bei den Verhandlungen und der Ratifizierung des Kyoto-Protokolls 1997 [7] zwischen den stark wachstumsorientierten Industrienationen und den sich entwickelnden Ländern abzeichnet. Der Flugverkehr und der damit verbundene Verbrauch hochwertiger Primärenergie, der sich bis jetzt noch nicht durch Alternativen ersetzen läßt, steigt dem Trend der wachsenden Globalisierung folgend jährlich um ungefähr fünf Prozent an. Im zivilen und militärischen Flugverkehr werden heute als Antriebsaggregate fast ausschließlich Fluggasturbinen eingesetzt. Die Fluglinien, als Hauptbetreiber von Flugtriebwerken, stellen einen Forderungskatalog an heutige und besonders an zukünftig zu entwickelnde Triebwerke. Zu den früher geltenden Entwicklungsmaximen „höher, schneller, weiter“ hat sich „bezahlbar“ ergänzt (siehe Raj 1998 [58]). Die Triebwerke werden mittlerweile sogar maßgeblich unter Kostengesichtspunkten beurteilt. Die Wirkungsgrade und damit die Effizienz der Energieumsetzung der Triebwerke soll möglichst hoch sein, um die Betriebskosten durch die Senkung des Treibstoffverbrauchs zu reduzieren. Das Eigengewicht der Triebwerke soll klein sein, um die Nutzlast des gesamten Flugzeugs nicht einzuschränken. Gleichzeitig sollen auch die Herstellungs- und Wartungskosten reduziert werden. Schon bei der Entwicklung werden durch Einsparung ganzer Turbinenbzw. Verdichterstufen und von anderen Bauteilen des Triebwerks direkt die Kosten reduziert. Eine Reduzierung der Bauteilanzahl in einem Triebwerk führt zu einer Verringerung möglicher Fehlerquellen und damit zu einer Steigerung der Verläßlichkeit des Gesamtsystems. Kosteneinsparungen bei der Wartung erfolgen durch verbessertes Monitoring und Lebensdauerprognosen der verschiedenen Werkstoffe und daran angepaßte Wartungsintervalle. Diese Forderungen lassen besonders bei der Niederdruckturbine noch ein hohes Einsparpotential erwarten. Die Niederdruckturbine muß, eventuell über ein Getriebe, die Antriebsleistung des Fans, d. h. des Bläsers oder Propellers, bereitstellen. Durch die hohe Anzahl an Stufen ist sie für etwa ein Drittel des Gesamtgewichts eines Triebwerks verantwortlich. Die Beschaufelung ist dabei für ca. 30 – 50 % der Kosten dieser Komponente verantwortlich (Ardey et al. 2000 1
Seite 1: Numerische Optimierung dreidimensio
Seite 4 und 5: Numerische Optimierung dreidimensio
Seite 6 und 7: II 7.4 Fehlerbetrachtung . . . . .
Seite 8 und 9: ε Winkel, Dissipation F Funktion,
Seite 10 und 11: Abbildungsverzeichnis Abb. 1.1: Sek
Seite 14 und 15: [4]). Die Umweltaspekte gewinnen ne
Seite 16 und 17: lität und Beschleunigung der Konve
Seite 18 und 19: chung des optimierten Gitters könn
Seite 20 und 21: estimmt. Durch den geringeren Impul
Seite 22 und 23: Diese von der idealen Durchströmun
Seite 24 und 25: Mittelschnitt transportiert. In ein
Seite 26 und 27: Abb. 2.5: System der Ablöse- und W
Seite 28 und 29: nächsten Stufen nur wenig nutzbare
Seite 30 und 31: Gitter mit einem geraden lean Gitte
Seite 32 und 33: Abb. 2.11: Sekundärströmungseffek
Seite 34 und 35: Abb. 2.12: Krümmungsmotivierte Sei
Seite 36 und 37: Die Parametrisierung in axialer Ric
Seite 38 und 39: seitenwandnahen Bereich möglich. D
Seite 40 und 41: Abb. 2.16: Meridionale Ansicht der
Seite 42 und 43: Modifikationen vorgesehen. Bei dem
Seite 44 und 45: Grundsätzlich betreffen dreidimens
Seite 46 und 47: Die Koordinaten der meridionalen St
Seite 48 und 49: len Seitenwandkonturierung liegt da
Seite 50 und 51: länge vorgegeben. Ein wichtiger We
Seite 52 und 53: Abb. 3.9: Einfluß der Streckungspa
Seite 54 und 55: Bereich Sorge zu tragen. Durch die
Seite 56 und 57: 4. Numerische Strömungslösung und
Seite 58 und 59: Kontinuitätsgleichung Impulsgleich
Seite 60 und 61: modelliert werden, da sie neue, unb
Seite 62 und 63:
senkrecht zur Wand müssen verschwi
Seite 64 und 65:
Zur Gewährleistung der numerischen
Seite 66 und 67:
5. Numerische Optimierung Die Suche
Seite 68 und 69:
nation, Mutation und Selektion gebi
Seite 70 und 71:
der Straffunktionen. Diese determin
Seite 72 und 73:
gewünschte Beschleunigung der Ausl
Seite 74 und 75:
Der Einsatz von Evolutionsverfahren
Seite 76 und 77:
führung einer Auslegungskette wurd
Seite 78 und 79:
Stand des Auslegungsverfahrens noch
Seite 80 und 81:
Abb. 6.1: Turbinengitter T106D im H
Seite 82 und 83:
Startlösung definiert sind, wurden
Seite 84 und 85:
schnitte beschreibenden Splines kom
Seite 86 und 87:
Auf der Start- und der optimierten
Seite 88 und 89:
7. Versuchsaufbau, Meßwerterfassun
Seite 90 und 91:
7.2 Meßstrecke Die Kanalhöhe des
Seite 92 und 93:
Abb. 7.3: Lage der Profildruckverte
Seite 94 und 95:
programmiert. Durch die Messung kan
Seite 96 und 97:
8. Ergebnisse der Optimierung Im fo
Seite 98 und 99:
efindet, sondern durch die umfangsu
Seite 100 und 101:
missen im Mittelschnitt. Die Freiga
Seite 102 und 103:
Der Profilschnitt 2 auf ca. 60 % ha
Seite 104 und 105:
Der Profilschnitt 4, dargestellt in
Seite 106 und 107:
Abb. 8.9: Ölanstrichbilder T106Dop
Seite 108 und 109:
eschriebene Ablöseblase. Das Grenz
Seite 110 und 111:
Abb. 8.12: Lokale Totaldruckverlust
Seite 112 und 113:
In Abb. 8.13 ist der massenstrom-um
Seite 114 und 115:
Impuls aus der Seitenwandsenke fül
Seite 116 und 117:
Verbesserungen an den numerischen V
Seite 118 und 119:
aus der Ableitung von Kriterien aus
Seite 120 und 121:
Dazu ist vielfach noch die Generier
Seite 122 und 123:
11. Literaturverzeichnis [1] Abdull
Seite 124 und 125:
[23] Frank, P. D.; Booker, A. J.; C
Seite 126 und 127:
[44] Krammer, P.; Baier, R.-D.; Kur
Seite 128 und 129:
[66] Sieverding, C. H.: Recent Prog
Seite 130:
Lebenslauf Persönliche Daten: 118
Alle anzeigen

Numerische Optimierung dreidimensional parametrisierter ...

Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.

Template löschen?

Als Template speichern?