Numerische Optimierung dreidimensional parametrisierter ...

Modifikationen vorgesehen. Bei dem Schaufelblatt ist hierbei das Ziel bzw. die Nebenbedingung
einer strakenden17 Schaufel einzuhalten. Das Verfahren soll durch geeignete Schnittstellendefinition
in der Lage sein, nahezu beliebige Startgeometrien am Beginn der Auslegung im
industriellen Einsatz zu parametrisieren. Am Ende der Auslegung sollen die Geometriedaten
so ausgegeben werden, daß eine direkte Weiterverarbeitung der Geometrien durch die Konstruktion
möglich ist. Die durch Entwicklungsingenieure angewandten Beurteilungskriterien
müssen in dem System numerisch nachgebildet werden, um eine eindeutige Zielvorgabe der
automatisierten Auslegung definieren zu können. Durch den Einsatz von Nebenbedingungen
soll sich die auszulegende Geometrie dabei nur in dem sowohl aus Sicht der Aerodynamik als
auch aus Sicht der Festigkeit und Konstruktion vorgegebenen zulässigen Bereich bewegen
können.
Mit Hilfe des Verfahrens soll eine Auslegung eines optimierten Niederdruck-Turbinengitters,
auf der Basis des Gitters T106 mit divergenten Seitenwänden, durchgeführt werden. Das
Schaufelgitter soll im Hochgeschwindigkeits-Gitterwindkanal des Instituts für Strahlantriebe
experimentell untersucht werden, um die Validierung der Methodik des Auslegungsverfahrens
für zukünftige Auslegungen zu gewährleisten. Durch den Vergleich zwischen experimentellen
Ergebnissen und der numerischen Auslegung soll überprüft werden, ob die vorhandenen
numerischen Verfahren eine realistische Vorhersage der stark dreidimensional geprägten Strömungsvorgänge
in einem dreidimensionalen Strömungskanal erlauben. Die Auslegung eines
Turbinengitters für den Einsatz im Winkanal ermöglicht es, die Verwendung von Nebenbedingungen
zu reduzieren und dadurch weitreichende geometrische Modifikationen zuzulassen.
Das Gitter stellt außerdem die Grundlagen zur Ableitung von Gestaltungsrichtlinien zukünftiger
dreidimensional gestalteter Turbinengitter.
3. Geometrische Darstellung und Parametrisierung eines dreidimensional
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gestalteten Schaufelprofils mit dazugehörigen Seitenwänden
Im folgenden Kapitel soll die geometrische Definition der die Strömung berandenden Geometrie
beschrieben werden. Die Geometrie muß aus verschiedenen anpassungsfähigen Geometrieelementen
aufgebaut werden. Die Steuergrößen der Geometrieelemente stellen die
Variablen für den Entwicklungsingenieur dar, mit denen auch eine sinnvolle Modifikation der
Maschinengeometrie durchführbar sein muß. Die Definition der Geometrie erfolgt dabei
schrittweise von einer übergeordneten Baugruppe und wird dann immer weiter aufgeteilt bis
zu den detaillierten Modifikationsmöglichkeiten einzelner Bauteilflächen. Die übergeordnete
Definition, auf die im Rahmen dieser Arbeit eingegangen wird, ist die Definition des Strö-
17. Ein Schaufelprofil wird als strakend bezeichnet, wenn es in radialer Richtung keine unerwünschte wellige
Oberfläche aus der Kombination der Profilschnitte über der radialen Fädelachse aufweist.