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AUTOMATISIERTE OPTIMIERUNG EINER TURBINENSCHAUFELGEOMETRIE UND ANALYSE DES STRÖMUNGSFELDES HINSICHTLICH INSTATIONÄRER EFFEKTE

Mann, Sebastian (2012) AUTOMATISIERTE OPTIMIERUNG EINER TURBINENSCHAUFELGEOMETRIE UND ANALYSE DES STRÖMUNGSFELDES HINSICHTLICH INSTATIONÄRER EFFEKTE. DLR-Interner Bericht. DLR - IB 225 - 2012 A 01, 155 S.

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Abstract

In der vorliegenden Diplomarbeit wird die aerodynamische Optimierung des Rotorgitters eine Hochdruckturbinenstufe beschrieben. Die Optimierung basiert dabei auf numerischen Berechnungen des Strömungsfeldes mithilfe der Reynolds-gemittelten Navier-Stokes Gleichungen (RANS). Auf Grundlage einer Literaturrecherche zum Thema Kavitätsströmung wird die verwendete Turbinenstufe mit einer Kavität zwischen Stator und Rotor modelliert. Übereinstimmungen zwischen den in der Literatur beschriebenen Phänomenen der Kavitätsströmungen und den Berechnungen werden gezeigt. Im Vorfeld der Optimierung werden Studien zu den Themen Netzunabhängigkeit, Einfluss der Rotorschaufelanzahl, Einfluss eines Fillets sowie der Einfluss der axialen Position der Mischungsebene durchgeführt und ausgewertet. Stationäre sowie instationäre Berechnung der Ausgangskonfiguration dienen als Basis für die Optimierung. Die Optimierung wird mithilfe einer Evolutionsstrategie unterstützt von Metamodellen und mit dem Ziel der Steigerung des isentropen Turbinenwirkungsgrades durchgeführt. Dabei wird die Geometrie der Rotorschaufeln sowohl hinsichtlich der Profilform als auch hinsichtlich der radialen Fädelung modifiziert. Im Vergleich zwischen Ausgangkonfiguration und optimierter Lösung zeigt sich eine deutliche Verbesserung des isentropen Wirkungsgrades der Turbine. Der Zusammenhang zwischen der Geometrieänderung und den aerodynamischen Verbesserungen wird aufgezeigt. Mit zusätzlichen instationären Nachrechnungen kann gezeigt werden, dass die mithilfe von stationären Rechnungen durchgeführte Optimierung auch instationär zu deutlichen aerodynamischen Verbesserungen führt.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/77037/
Document Type:Monograph (DLR-Interner Bericht)
Title:AUTOMATISIERTE OPTIMIERUNG EINER TURBINENSCHAUFELGEOMETRIE UND ANALYSE DES STRÖMUNGSFELDES HINSICHTLICH INSTATIONÄRER EFFEKTE
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Mann, SebastianDLR, AT-TUUNSPECIFIED
Date:January 2012
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Number of Pages:155
Keywords:Hochdruckturbine, Strömungsfeld, Kavitätsströmung, Turbine, Wirkungsgrad, Geometrie,
Institution:Institut für Antriebstechnik
Department:Turbine
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:Propulsion Systems (old)
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L ER - Engine Research
DLR - Research theme (Project):L - Turbine Technologies (old)
Location: Göttingen
Institutes and Institutions:Institute of Propulsion Technology > Turbine
Deposited By: Gerhardt, Isabel
Deposited On:16 Aug 2012 13:50
Last Modified:16 Aug 2012 13:50

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