Numerische Optimierung dreidimensional parametrisierter ...
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mungskanals einer stömungsmechanischen Baugruppe, wie z. B. Hochdruckverdichter oder<br />
Niederdruckturbine. Der Aufwand einer sinnvollen geometrischen Parametrisierung wird in<br />
vielen Fällen beim Aufbau von Auslegungsprozessen unterschätzt. Besonders bei der detaillierten<br />
Geometriedefinition <strong>dreidimensional</strong>er Schaufeln und Seitenwände muß darauf geachtet<br />
werden, daß die zur Modifikation der Geometrie bereitgestellten Variablen möglichst<br />
unabhängig voneinander sind. Ein gezieltes, geometrisches Operieren zur Beeinflussung der<br />
strömungsmechanischen Effekte ist sonst, sowohl manuell als auch automatisiert, kaum möglich.<br />
Die Festlegung der geometrischen Variablen hat einen nicht unerheblichen Einfluß auf<br />
den stömungsmechanischen Auslegungsvorgang. Der axiale Strömungskanal kann z. B. an<br />
einer Stelle sowohl über zwei Radien (Nabenradius und Gehäuseradius), als auch durch den<br />
Mittelschnittradius und die Höhe des Strömungskanals festgelegt werden. Beide Varianten<br />
sind charakterisiert durch zwei unabhängige geometrische Variablen. Die Modifikation dieser<br />
Variablen führt aber bei beiden Varianten zu unterschiedlichen strömungsmechanischen Effekten.<br />
Bei der Auswahl der Variablen, die die Geometrie definieren, müssen deswegen schon im<br />
Vorfeld die damit zu erzielenden lokalen stömungsmechanischen Gegebenheiten und Einflußmöglichkeiten<br />
berücksichtigt werden, um sie auf die zu modifizierenden stömungsmechanischen<br />
Phänomene zu konditionieren. Einen weiteren Aspekt stellen die bei automatisiert<br />
durchgeführten Auslegungen notwendigen Limitierungen der Variablen dar. Eine im zweidimensionalen<br />
Auslegungsraum oft angewandte Parametrisierung eines Schaufelschnitts über<br />
die Stützpunktkoordinaten der beschreibenden B-Splines zeigt bei einer <strong>dreidimensional</strong>en<br />
Schaufeldefinition z. B. große Probleme bei der Festlegung der Nebenbedingungen bezüglich<br />
der Geometrievariablen.<br />
Gehäuse<br />
Nabe<br />
geneigt<br />
lean<br />
diedral<br />
dihedral<br />
Schaufelblattgestaltung 3D (Fädelung)<br />
gebogen<br />
bow<br />
Gehäuse<br />
vorwärts<br />
forward<br />
gepfeilt<br />
sweep<br />
Strömungsvektor<br />
Nabe<br />
ϕ<br />
Umfangsrichtung z<br />
Axiale Richtung<br />
Abb. 3.1: Schaufelblattgestaltung 3D durch Auslenkung der Fädellinie<br />
rückwärts<br />
backward<br />
31
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