Das Adjungiertenverfahren in der aerodynamischen Optimierung von Turbomaschinen

Kurzfassung

Die sogenannten Adjungiertenverfahren zur deterministischen gradientenbasierten aerodynamischen Optimierung ermöglichen eine effiziente Bestimmung der Ableitungen der Zielfunktion nach den Entwurfsvariablen. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Finite-Differenzen-Verfahren sind sie unabhängig von der Anzahl der Entwurfsvariablen. Es werden in jedem Falle nur eine Strömungs- und eine adjungierte Strömungsberechnung benötigt, was eine drastische Reduzierung an numerisch aufwendigen Strömungsnachrechnungen für eine hohe Anzahl an Entwurfsvariablen mit sich bringt. Adjungiertenverfahren sind in der Außenaerodynamik des Flugzeugentwurfes breits erfolgreich im Einsatz. Im Rahmen einer Beauftragung durch die MTU Aero Engines wird in diesem Bericht untersucht, ob Adjungiertenverfahren auch für die numerische Optimierung von Turbomaschinen praktikabel einsetzbar sind. Insbesondere stellt sich hier die Frage nach der adjungierten Randbehandlung der Periodizitäts- und Abströmränder. Anders als in der Außenaerodynamik sind hier die Zielfunktionale nämlich nich auf der Körperwand formuliert, sondern, wie z.B. bei der Minimierung der Verluste, auf dem Abströmrand.