Wie alle umströmten Profile unterliegt auch die Beschaufelung von Turbomaschinen stationären und instationären aerodynamischen Belastungen. Darüber hinaus wirken in Turbomaschinen durch die wechselnde Anordnung von Rotoren und Statoren sowohl im Verdichter als auch in der Turbine instationäre Kräfte, die im Vergleich zu Flugzeugflügeln deutlich höhere Frequenzen aufweisen (oberhalb 100 Hz für niedrige Eigenschwingungsformen bis zum Teil weit über 10 kHz).
Die Entwicklung moderner Verdichter mit Rotoren in Blisk-Bauweise unter Verwendung komplexer Schaufelgeometrien hat in den letzten Jahren auch die Anforderungen an die CFD-Verfahren erhöht, die instationäre Strömung um diese Profilformen sicher und in überschaubaren Zeiträumen berechnen zu können. Speziell der Nachweis der Flattersicherheit benötigt eine adäquate Berechnung der bewegungsinduzierten Luftkräfte für eine Vielzahl unterschiedlicher Fälle (Parameterraum u.a. aus Betriebspunkten, Moden, Phasendifferenzwinkeln). Hierfür hat sich die Berechnungsmethodik auf Basis der linearisierten Navier-Stokes Gleichungen zum Standard entwickelt und wird auch von weiten Teilen der europäischen Triebwerksindustrie und Forschungsinstitute verwendet. Für die Weiterentwicklung dieser CFD-Programme und zur Absicherung der berechneten instationären Aerodynamik um jene 3D-Verdichterschaufeln ist die Validierung der Verfahren zwingend erforderlich.
Validation von linearTRACE
Im Rahmen des Projektes Aerolight wurden instationäre Druckverteilungen (siehe Bild oben) und daraus ermittelte aerodynamische Dämpfungen, die mit linearTRACE berechnet wurden, mit Unterstützung der MTU mit Ergebnissen aus Berechnungen mit Ergebnissen des bei der MTU entwickelten und eingesetzten linearisierten Euler-Programms Lin3D verglichen. Der Vergleich mit diesen Daten war notwendig, um kurzfristig die Flatterberechnungen für den Entwurf des Aerolight-Verdichterrotors mit der seinerzeit neuen, linearisierten Version des CFD-Programms TRACE abzusichern. Da zu der Zeit keine weiteren Validierungsdaten verfügbar waren, wurden die Ergebnisse mit Lin3D nachgerechnet, auch wenn diese Daten nicht die komplette Physik abbildeten, die in linearTRACE implementiert worden war (Navier-Stokes vs. Euler).