Please choose your delivery country and your customer group
Das Ziel dieser Arbeit ist das Aufstellen von Auslegungsrichtlinien, die es ermöglichen, die Kennfelder von Axialverdichtern bereits im Entwurfsstadium gezielt zu beeinflussen, wobei es wichtig ist zu wissen, wie und in welchem Umfang die Gestaltungsmerkmale die Betriebseigenschaften des Axialverdichters beeinflussen. Das charakteristische Betriebsverhalten des Axialverdichters wird im Kennfeld durch das drehzahlabhängige Zusammenwirken von Massendurchsatz und Totaldruckverhältnis innerhalb der physikalischen und aerodynamischen Grenzen beschrieben. Mit Hilfe numerischer Methoden sollen die Kanalkonturen und die Beschaufelungen mehrstufiger Axialverdichter verändert und deren Einfluss auf die Höhe (Druckregelbereich) und Breite (Massenstromvariation) der Axialverdichter-Kennfelder geklärt werden. Als Rechenprogramme werden ein eindimensionales Verfahren und zwei Stromlinienkrümmungs-Verfahren verwendet. Schwerpunktmäßig wird die Kopplung von Verdichter-Nachrechenprogrammen mit numerischen Optimierungsalgorithmen behandelt. Im wesentlichen kommen ein Gradientenverfahren, ein Mustersuche-Verfahren und die Evolutionsstrategie zum Einsatz. Die Auslegungsrichtlinien selbst werden aus 1D - und 2D -Variations- und Optimierungsrechnungen gewonnen. Bei den eindimensionalen Rechnungen dienen die Stufen-Enthalpiekenngröße und der Stufenwirkungsgrad als veränderliche Entwurfsparameter. Bei den S2-Rechnungen sind es die Kanalradien und die Schaufelwinkel. Gegenstand der Berechnungen sind Axialverdichter unterschiedlicher Stufenzahl. Mit dem eindimensionalen Verdichterprogramm wird ein Gradienten-Optimierungsverfahren gekoppelt und auf zwei mehrstufige Axialverdichter zur Kennfelderweiterung angewendet. Es werden relevante Definitionen für Winkel, Bezugs- und Kennfeldgrößen angegeben. In kurzer Form werden auch einige Anforderungen an mehrstufige Axialverdichter skizziert, die sich aus den drei Haupteinsatzgebieten Industrie, Flugtriebwerk und stationäre Gasturbine ergeben. Ebenso werden technische Maßnahmen vorgestellt, mit denen die Ausdehnung von Axialverdichter-Kennfeldern beeinflussbar ist. Das Hauptinteresse der Kennfeldbeeinflussung liegt in der Vergrößerung des stabilen Arbeitsbereiches.