Numerische Optimierung dreidimensional parametrisierter ...

Abb. 2.11: Sekundärströmungseffekte in der Schaufelgitterabströmung für zwei
Konfigurationen von Grenzschichtzäunen, Doerffler et al. 1994 [15] .
Andere Ansätze zielen direkt auf die Modifikation der Profil- und Seitenwandgeometrie. Sauer
et al. 2000 [61] veröffentlichten vielversprechende Resultate von Seitenwandprofilierungen.
Sie positionierten eine Vorderkantenauswölbung an einer Seitenwand-Schaufelprofil-Verbindung
bei einer Turbine mit stark gekrümmtem Schaufelprofil in einem ebenen Gitter. Ihre Bugwulstgeometrie,
analog zu einem bulb bei einem Schiffsbug zur Bugwellenhemmung, hat
seine größte Dicke auf der Seitenwand und verläuft in radialer Richtung in die normale Vorderkante.
Die Aufdickung ist dabei auf der Saugseite stärker gestaltet als auf der Druckseite. Die
Ursache für die bemerkenswerte Reduktion der Seitenwandverluste ist, daß der Bugwulst den
saugseitigen Hufeisenwirbelast verstärkt, wodurch der entgegengesetzt rotierende Kanalwirbel
reduziert wird. In Anlehnung an die ersten Ergebnisse der Arbeit von Sauer et al. wurde von
Wischmeier 1996 [81] eine numerische Untersuchung an vier dafür ausgelegten Gittern mit
unterschiedlichen Wandübergängen, mit gleichem Mittelschnitt, durchgeführt. Die Berechnungen
erfolgten mittels eines dreidimensionalen Eulerverfahrens unter Vorgabe der Scherfaktoren
aus Schubspannungsverläufen an den festen Wänden. Das Eulerverfahren wurde durch
Nachrechnungen des experimentell bekannten Gitters T106 kalibriert. Das Gitter T112 wurde
mit einem dünnen Mittelschnitt mit 7,5 % relativer Dicke ausgelegt. Das Gitter T112WA
wurde bis auf 10 % halber Kanalhöhe an der Seitenwand aufgedickt. Das erste Viertel der Aufdickung
hat eine konstante relative Dicke von ca. 26 %. Darüber geht die Aufdickung dann
mittels einer Kosinusfunktion in die Schaufel über. Das Gitter T112WB geht von der Seitenwand
vom Profil T112W kontinuierlich in das Mittelschnittsprofil über. Beide Variationen
20