Numerische Optimierung dreidimensional parametrisierter ...

seitenwandnahen Bereich möglich. Dieses Konzept muß jedoch mit einer Schaufelgestaltung
einhergehen, die die Randzonen entlastet.
Abb. 2.15: Optimierte Seitenwand im ebenen Kanal, Pioske et al. 1999 [56] .
Die Betrachtung der Verluste ergab für alle dreidimensionalen Seitenwandgestaltungen eine
Verschlechterung gegenüber der ebenen Seitenwand. Es konnte allerdings eine Konturierung
gefunden werden, die eine deutliche Reduzierung der Sekundärströmungen bewirkt. Die dreidimensionalen
Seitenwände weisen hierbei in dem vorderen Schaufelbereich eine Vertiefung
der Nabe auf der Saugseite und kurz vor der Hinterkante einen positiven bump auf der Saugseite
auf (Abb. 2.15).
Durch die optimierte Seitenwand wurde die Belastung des Gitters in Richtung Hinterkante verschoben.
Diese optimierte Seitenwand wurde auf ein Ringgitter übertragen. Untersuchungen
einer ganzen Stufe ergaben jedoch keine Reduzierung der Verluste im Leitrad selbst. Durch das
verlustmindernde Potential der Anströmung des Rotors, mit reduzierter Sekundärströmung,
wurden aber die Verluste im Rotor verkleinert und dadurch der Gesamtstufenwirkungsgrad mit
der optimierten Seitenwand erhöht. Im Wasserkanal wurden die Strömungen mittels Zugabe
von Farbstoffen und durch das Aufbringen von zähen Farbpigmenten auf die benetzten Flächen
visualisiert und fotografiert. Die trotz geringerer Reynolds-Zahl gut mit den numerischen
Ergebnissen übereinstimmenden Versuche ergaben, daß der Einfluß der Erhöhung im hinteren
Kanalteil geringer ist als der Einfluß der Aushöhlung im vorderen Kanalteil. Generell bewirken
die Konturierungen eine Modifikation der Phänomene der Seitenwandgrenzschicht, der
Einfluß der Seitenwandkonturierung auf die Kernströmung ist dabei gering.
Eine exemplarische Studie einer dreidimensionalen Schaufelblattgestaltung wurde von Wallis
et al. 1998 [77] durchgeführt. Die Arbeit beschreibt eine Strategie für die Konstruktion von
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