Numerische Optimierung dreidimensional parametrisierter ...

und damit der Komplexität der gesamten Auslegung. Die Fokussierung auf dreidimensionale
Strömungsphänomene erfordert Auslegungswerkzeuge, mit denen die Strömungseffekte realitätsnah
modelliert werden können. Daraus entsteht das Mißverhältnis zwischen steigender
Komplexität durch den erhöhten Detaillierungsgrad der Auslegung und der Entwicklungszeit
und den dafür aufzuwendenden Entwicklungskosten.
Abb. 1.1: Sekundärströmungsphänomene, Fottner 1989 [24] .
Die zur Verfügung stehenden Werkzeuge einer Beschaufelungsauslegung (siehe Meauzé 1989
[49]) sind in erster Linie aus experimentellen Untersuchungen gewonnene Korrelationen und
seit einigen Jahren auch vermehrt die numerische Simulation der Strömungsvorgänge mittels
CFD. Beide Ansätze haben gewisse Vor- und Nachteile. Durch ein Experiment kann ein Strömungszustand
weitgehend beobachtet werden. Experimente sind allerdings sehr teuer und zeitaufwendig.
Das exakte Einstellen aller für die zu untersuchenden Strömungsverhältnisse
geltenden Ähnlichkeitskennzahlen wie z. B. Mach-Zahl (Einfluß der Kompressibilität) und
Reynolds-Zahl (Einfluß der Viskosität) ist oft nur schwer möglich. Aufgrund der endlichen
Ausdehnung von Meßaufnehmern und der damit verbundenen Beeinflussung der Strömung
entziehen sich einige Strömungsphänomene sogar gänzlich der experimentellen Erfassung.
Interessierende Strömungsvorgänge werden deswegen oft in stark vergrößertem Maßstab an
einzelnen Gittern im Modell detailliert untersucht. Mit numerischen Simulationen lassen sich
Strömungsverhältnisse, im Bereich validierter Strömungssituationen, mittlerweile in deutlich
kürzerer Zeit und einem geringen Teil der experimentellen Kosten verläßlich simulieren. Eine
analytische mathematische Darstellung der Strömungsphänomene, wie sie in Turbomaschinenbeschaufelungen
auftreten, ist leider (noch) nicht möglich. In letzter Zeit wurden aber große
Fortschritte auf dem Gebiet der Entwicklung von Rechenverfahren insbesondere bei der Stabi-
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