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Design Optimization of a Multi-Stage Axial Compressor Using Throughflow and a Database of Optimal Airfoils

Schnoes, Markus und Voß, Christian und Nicke, Eberhard (2018) Design Optimization of a Multi-Stage Axial Compressor Using Throughflow and a Database of Optimal Airfoils. In: Proceedings of the GPPS 2018. GPPS 2018, 7.-9. Mai 2018, Montreal, Kanada.

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Kurzfassung

The basic tool set to design multi-stage axial compressors consists of fast codes for throughflow and blade-to-blade analysis. Detailed blade row design is conducted with 3D CFD, mainly to control the end wall flow. This work focuses on the interaction between throughflow and blade-to-blade design and the transition to 3D CFD. A design strategy is presented that is based on a versatile airfoil family. The new class of airfoils is generated by optimizing a large number of airfoil shapes for varying design requirements. Each airfoil geometry satisfies the need for a wide working range as well as low losses. Based on this data, machine learning is applied to estimate optimal airfoil shape and performance. The performance prediction is incorporated into the throughflow code. Based on a throughflow design, the airfoils can be stacked automatically to generate 3D blades. On this basis, a 3D CFD setup can be derived. This strategy is applied to study upgrade options for a 15-stage stationary gas turbine compressor test rig. At first, the behavior of the new airfoils is studied in detail. Afterwards, the design is optimized for mass flow rate as well as efficiency. Selected configurations from the Pareto-front are evaluated with 3D CFD.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/119953/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Design Optimization of a Multi-Stage Axial Compressor Using Throughflow and a Database of Optimal Airfoils
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schnoes, Markusmarkus.schnoes (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Voß, ChristianChristian.Voss (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nicke, EberhardEberhard.Nicke (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Mai 2018
Erschienen in:Proceedings of the GPPS 2018
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Compressor Design Optimization Throughflow
Veranstaltungstitel:GPPS 2018
Veranstaltungsort:Montreal, Kanada
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:7.-9. Mai 2018
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Energieeffizienz, Materialien und Ressourcen
HGF - Programmthema:Effiziente und flexible Kraftwerksanlagen
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E VS - Verbrennungssysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Gasturbine (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Fan- und Verdichter
Hinterlegt von: Schnös, Markus
Hinterlegt am:28 Mai 2018 11:44
Letzte Änderung:31 Jul 2019 20:17

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