Numerische Optimierung dreidimensional parametrisierter ...

8. Ergebnisse der Optimierung
Im folgenden Kapitel sollen die numerischen Ergebnisse des Ausgangsgitters T106D mit den
numerischen und experimentellen Ergebnissen des optimierten Gitters T106Dopt gegenübergestellt
werden. Die Auswertung der numerischen Ergebnisse erfolgte auf Basis der Nachrechnungen
mit feiner Netzauflösung, sowohl für das Ausgangs- als auch für das optimierte Gitter.
Die Rechnungen wurden nach Beendigung der Optimierung durchgeführt, fanden also bereits
vor den experimentellen Untersuchungen statt.
Die bei der Optimierung eingestellten Nebenbedingungen der gleichen Arbeitsumsetzung des
Ausgangsgitters T106D wurden eingehalten. Der integral flußgemittelte Abströmwinkel in
Umfangsrichtung wurde im gewünschten Intervall gehalten. Der Massenstrom der optimierten
Geometrie ist nahezu identisch zu dem Massenstrom am Startpunkt.
8.1 Turbulenzgradmessung
Im Rahmen des durchgeführten Meßprogramms wurde eine Turbulenzgradbestimmung mit
den oben angegebenen Randbedingungen durchgeführt. Mit der eingebauten 1D-Hitzdrahtsonde
wurde vor der Messung eine Geschwindigkeitskalibrierung durchgeführt. Der Turbulenzgrad
wurde anhand der errechneten Kalibrierkurve bestimmt. Der bestimmte
Zuströmturbulenzgrad in Zuströmrichtung beträgt für den Auslegungspunkt Tu1 = 2.4%. Der
Turbulenzgrad ist damit gegenüber der Erwartung aus früheren Messungen mit dem gleichen
Turbulenzsieb geringer. Ein möglicher Grund ist die stärkere Beschleunigung in der Düse
durch die Verengung des Kanalquerschnitts mittels der eingebauten Holzseitenwände. Bedingt
durch die Geometrie des Windkanals, von der Beruhigungskammer bis zur Gittereintrittsebene,
ist die Turbulenz nicht isotrop, sondern in axialer Richtung am geringsten.
Eine rein empirische Abschätzung des durch das Turbulenzsieb erzeugten Turbulenzgrades
anhand der geometrischen und aerodynamischen Werte gemäß Roach 1987 [59] ergibt einen
Wert von Tu = 5.4 %. Gemäß Rannacher verringert sich dieser erzeugte Turbulenzgrad durch
die Beschleunigung aufgrund der geometrischen Bedingungen in der Windkanaldüse unter der
Annahme nahezu isotroper Turbulenz auf einen Wert von Tu1 = 2.7 %. Der Wert der empirischen
Abschätzung des Zuströmturbulenzgrades liegt damit im Bereich des gemessenen Wertes.
8.2 Profildruckverteilungen
Im folgenden werden die Eigenschaften der beiden Gitter T106D und T106Dopt anhand der
isentropen Druckbeiwerte-Verläufe cp2, th diskutiert. Aufgetragen sind die aerodynamischen
Ergebnisse am Auslegungspunkt Ma2th = 0.59, Re2th = 500000 und β1 = 127.7°, an dem die
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