Numerische Optimierung dreidimensional parametrisierter ...

möglich. Die Art, wie die Wirbel ausgemischt werden, ist noch nicht geklärt. Die Verlustzentren
sind dabei nicht deckungsgleich mit den Wirbelzentren. Die Tatsache, daß der Kanalwirbel,
als normalerweise größter Wirbel, seine Position im Vergleich zu den anderen Wirbeln
ändert, spielt eine wichtige Rolle für die Ausmischung stromabwärts und ist offensichtlich
maßgebend für die Verlustverteilung und die integrale Verlustgröße.
Abb. 2.6: Radiale Verteilung der Sekundärströmungsverluste bei wachsender
Schaufelbelastung von a) bis d), Sieverding 1984 [66] .
Eine der wichtigsten Aufgaben bei der Erforschung von Sekundärströmungen ist die Bereitstellung
von experimentellen Referenzfällen für die Modellierung der Strömungsphänomene
mittels viskoser numerischer Strömungsberechnungen zur Erfassung der anteiligen Verlustmechanismen
und zur Validierung der numerischen Verfahren. Dieses beinhaltet die Bereitstellung
von Informationen über die Beschaffenheit der Seitenwandgrenzschicht, den Arten der
Grenzschichtprofile, den abgelösten Zonen, den Wandscherspannungen und Turbulenzverteilungen
durch die gesamte Schaufelpassage. Dabei sind die Einhaltung der strömungsmechanischen
Ähnlichkeitsparameter und des Freistrahlturbulenzgrads essentiell. Die
zugrundeliegenden Mechanismen, die Sekundärverluste verursachen, werden bis heute noch
nicht vollständig verstanden. Neue Denkansätze in Bezug auf Verluste in Beziehung auf
Entropieerzeugung, besonders in Rotorbeschaufelungen, wie von Denton 1993 [13] vorgeschlagen,
könnten neue Wege aufzeigen, mit diesem wichtigen Problem umzugehen. Davies et
al. 2000 [11] und O'Donnell et al. 2000 [16] zeigen Ergebnisse von detaillierten Messungen
der Entropieerzeugung im Mittelschnitt einer saugseitigen subsonischen Grenzschicht eines
Turbinengitters. Sie stellen fest, daß 75 % der Entropieerzeugung der Grenzschicht im laminaren
Grenzschichtbereich im Bereich bis zu 50 % der saugseitigen Oberflächenlauflänge vonstatten
geht. Die Beurteilung der Verluste einer Auslegungskonfiguration, in einer
Austrittsebene als Mischung verschiedener Faktoren, erscheint deswegen ratsam. Die Kombination
aus Druckverlusten, Beurteilung der secondary kinetic energy 13 , als Maß der in den
13. Die secondary kinetic energy (SKE) entspricht der Energie des Strömungsvektors die entsteht, wenn von dem
realen dreidimensionalen Strömungsvektor ein ideal sekundärströmungsfreier Strömungsvektor subtrahiert
wird.
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