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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. Journal of the Global Power and Propulsion Society, 2, Seiten 516-528. Global Power and Propulsion Society. doi: 10.22261/JGPPS.W5N91I. ISSN 2515-3080.

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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/122565/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
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:18 Oktober 2018
Erschienen in:Journal of the Global Power and Propulsion Society
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Ja
Band:2
DOI:10.22261/JGPPS.W5N91I
Seitenbereich:Seiten 516-528
Verlag:Global Power and Propulsion Society
ISSN:2515-3080
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Compressor, Design, Optimization, Throughflow
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HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Antriebssysteme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L ER - Engine Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Verdichtertechnologien (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Fan- und Verdichter
Hinterlegt von: Schnös, Markus
Hinterlegt am:06 Nov 2018 09:15
Letzte Änderung:04 Dez 2023 11:09

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