"Eis-Formations"-Methode - Optimierung von Turbomaschinenkomponenten

“结冰”方法——涡轮机械部件的优化

• 批准号: 5442917
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Bernhard Weigand
• 金额: --
• 依托单位: MTU Aero Engines
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2004-12-31 至 2006-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5442917?language=en
• 关键词: Eis; Formations; Methode; Optimierung; von

Im Rahmen des hier beantragten Projekts soll die Eisformationsmethode zur natürlichen Optimierung geometrischer Komponenten speziell in Turbomaschinen angewandt und mit einem klassischen Optimierungsansatz kombiniert werden. Das Projekt fungiert als Pilotprojekt zwischen der DFG und der FVV, da zum einen die Grundlagen der Eis-Formations-Methode betrachtet werden und zum anderen die Ergebnisse auf industrielle Anwendungen übertragen werden können.Die Eisformationsmethode basiert auf der Kopplung von Impuls- und Wärmeaustausch und deren Interaktion mit der Wand, die aus der erstarrten Phase besteht und deren Kontur ihrerseits durch ein lokales Wärmegleichgewicht bestimmt wird. Dabei wird die zu untersuchende Basisgeometrie, deren Wände auf einer Temperatur unterhalb der Erstarrungstemperatur des Fluides gehalten werden, mit einer Eisschicht überzogen und die sich im Gleichgewichtsfall einstellende Körperkontur vermessen. Verschiedene Wandunterkühlungen und verschiedene Reynoldszahlen führen dabei i.A. zu unterschiedlichen Körperkonturen. Eine Analyse der so erhaltenen Formen führt zur Identifikation von Klassen optimaler Konturen im Hinblick auf Druckverlust und Wärmeübergang auch bei komplexen Strömungsformen, wie z.B. der geometrischen Verbindung zwischen Schaufelfuß und Seitenwand, an der Hufeisenwirbel auftreten.Die gefundenen Konfigurationen werden in einem weiteren Schritt parametrisiert und einer klassischen numerischen Optimierung zugeführt. Eine sich hieran anschließende 3D-numerische Analyse kann die Eignung der gefundenen optimalen Konturen auf den strömungsmechanischen Einsatzbereich überprüfen, wie er typischerweise bei Flugtriebwerken oder stationären Gasturbinen angetroffen wird.Geplant ist für die kommende Förderphase der Aufbau einer Kaskade als Messstrecke und die Vereisung der Endwand. Daran angeschlossen wird eine numerische Analyse der gewonnenen Eiskonturen und deren Parametrisierung zur weiteren numerischen Optimierung. Die erwarteten Eisschichtkonturen werden aufgrund der komplexen Basisgeometrie hochgradig dreidimensional sein. Daher muss auch untersucht werden, wie man die erhaltenen 3DErgebnisse aufbereiten muss, um sie für künftige Optimierungsmethoden sinnvoll zur Verfügung zu stellen.

在涡轮机工程中采用自然优化几何特性的方法，并采用一种经典的优化组合韦尔登。该项目作为DFG和FVV的中试项目，从一个基本的形成方法韦尔登出发，并在工业上进行了韦尔登的试验研究。该方法基于脉冲和Wärmeausch的相互作用，通过Wand的相互作用，从初始阶段最好，并通过一个局部的Wärmegleichgewicht来进行对比。Dabei wird die zu untersuchende Basisgeometrie，deren Wände auf einer Temperatur unterhalb der Erstarrungstemperatur des Fluides gehalten韦尔登，mit einer Schicht überzogen und die sich im Gleichgewichtsfall einstellingKörperkontur vermessen. Versedene Wandunterkühlungen和Versedene Wagoldszahlen führen dabei i.A.你是一个不折不扣的骗子。本文分析了在复杂的Strömungsformen中，在Druckverlust和Wärmeübergang的Hinblick上识别Klassen最优结构的这种形式，如z.B.在一个外部Schritt参数化和一个经典数值优化中构造韦尔登。一个高度复杂的三维数值分析可以在结构的最佳状态下进行优化，就像典型的飞行器或静止的燃气轮机一样。通过数值分析和参数化设计，可以得到最优的数值解。这种复杂的几何基础的三维韦尔登结构是三维的。Daher muss auch untersucht韦尔登，wie man die erhaltenen 3DE rgebnisse aufbereiten muss，um sie für künftige Optimierungsmethoden sinnvoll zur Verfügung zustellen.