Performanceuntersuchung eines Hochdruckverdichters unter Berücksichtigung geometrischer Variabilität
Alexander Lange
Gegenstand dieser Dissertation ist die Durchführung von probabilistischen Simulationen zur Bewertung des Einflusses geometrischer Variabilität von Verdichterschaufeln auf das strömungsmechanische Verhalten von Hochdruckverdichtern. Die
zu Grunde liegende Prozesskette beginnt mit dem Vermessen von Verdichterschaufeln mittels optischer Messtechnik. Die parametrische Analyse der digitalisierten Schaufeln erfolgt mit dem entwickelten Verdichterschaufelmodell, welches designähnliche Parameter identifiziert und den Zugang zu einer intuitiven Bewertung realer Verdichterschaufeln ebnet. Die Anwendung dieses Modells auf etwa 450 vermessene Schaufeln liefert ein statistisches Abbild der Fertigungsabweichungen und definiert die stochastischen Eingangsgrößen der probabilistischen strömungsmechanischen Simulationen. Neben der klassischen symmetrischen Verdichterstufe, werden sowohl nicht-axialsymmetrische Stufenkonfigurationen mit veränderlichen Passagenquerschnitten als auch ein mehrstufiger Hochdruckverdichter untersucht.
Wesentliche Ergebnisse der probabilistischen Simulationen umfassen die relative Wichtigkeit der Vorderkantengeometrie auf die Performance von Verdichtern sowie die Erkenntnis, dass sich Sensitivitäten der Ergebnisgrößen über den Betriebsbereich ändern und daher in Zusammenhang mit dem untersuchten Betriebspunkt zu sehen sind. Die für nicht-axialsymmetrische Verdichterstufen erwartbaren Ausmischungseffekte werden relativiert, indem gezeigt wird, dass diese Systeme durch ihren erweiterten Freiheitsgrad auch zu einer vergrößerten Ergebnisgrößenstreuung führen können.
