Auf dem Gebiet der Radialverdichterforschung stand die aeromechanische Neuauslegung eines Laufrades, bestehend aus Haupt- und Splitterbeschaufelung, ebenfalls unter Verwendung des hier beschriebenen Designsystems im Fokus. Ziel war es, einen deutlichen Wirkungsgradgewinn auf der Arbeitslinie zu erhalten. Gleichzeitig sollten die strukturmechanischen Nebenbedingungen und die Pumpgrenze der Basisgeometrie eingehalten werden. Es wurden 53 freie Parameter zur Beschreibung der Schaufelblattgeometrien in der finalen Designphase ausgewählt
Abbildung 1: Radialverdichtergeometrie: Basisgeometrie (SRV4, links), optimierte Geometrie (SRV5, rechts)
Abbildung 1 zeigt die Geometrien der Basisvariante und des optimierten Laufrads. Besonders auffällig sind das stark verkürzte Splitterblade und die S-shape Vorderkante der Hauptschaufel. Die Schaufeloberflächen der optimierten Geometrie sind doppelt gekrümmt und im Gegensatz zur Basisvariante nicht mehr mittels Flankenfräsen herstellbar. Das optimierte Laufrad weist gegenüber der Basisausführung ein deutlich verbessertes Kennfeld auf (Abbildung 3). Der Wirkungsgrad konnte im gesamten Arbeitsbereich um ca. 2% gesteigert werden. Der Sperrmassenstrom wurde, unter Beibehaltung des Pumpgrenzabstandes, sogar erhöht. Während die bisherige Laufradbaureihe (siehe Abbildung 1, links) nach dem Prinzip der Regelgeraden konstruiert wurde, konnten aufgrund des technologischen Fortschrittes für die jüngste Laufradentwicklung Freiformflächen verwendet werden. Das Laufrad SRV5 in Abbildung 2 wurde bei den technischen Betrieben des DLR auf einer 5-Achs-Fräsmaschine gefertigt.
Abbildung 3: Gerechnetes Radialverdichterkennfeld der Basisgeometrie (SRV4) sowie der optimierten Stufe (SRV5)
Ausgewählte Publikationen:
Voß, C., Aulich M. und Raitor T.: Metamodel assisted aeromechanical optimization of a transonic centrifugal compressor, 15th International Symposium on Transport Phenomena and Dynamics of Rotating Machinery, ISROMAC-15, February 24 - 28, 2014, Honolulu, HI, USA
Aulich M., Voß, C. und Raitor T.: Optimization strategies demonstrated on a transonic Centrifugal compressor, 15th International Symposium on Transport Phenomena and Dynamics of Rotating Machinery, ISROMAC-15, February 24 - 28, 2014, Honolulu, HI, USA
Weitere Veröffentlichungen finden Sie in der Veröffentlichungsliste der Abteilung Fan und Verdichter.