Analyse der Verlustempfindlichkeit eines axialen Verdichters bezüglich der Designparameter der Schaufelreihe

Zusammenfassung In der frühen Entwurfsphase eines axialen Verdichters ist die Auswahl der relevantesten Designparameter innerhalb kürzester Zeit entscheidend. Eine einfachere Konvergenz zum endgültigen Design begrenzt den Einsatz kostspieliger Optimierungsschleifen und umfangreicher numerischer Strömungsmechanik-Simulationen. Durch die Kopplung eines zuvor veröffentlichten physikbasierten Verlustdekompositionstools, einer Mean-Line-Analyse und Radialgleichgewichtsprogrammen untersuchte die vorliegende Studie den Einfluss von Entwurfsvariablen auf die gesamten Druckverlustbeiträge der Schaufelreihe. Der Kern der Arbeit präsentiert eine Strategie zur optimalen Nutzung des modernen Designraums. Die Verlustempfindlichkeit der Verdichterstufe gegenüber den ausgewählten Designvariablen wird unter Verwendung der probabilistischen Methode der Sobol-Indizes bewertet, die die nichtlinearen Interaktionen der Parameter, die dem Entwurfsprozess inhärent sind, quantifiziert. Als Beispiel synthetisiert die Studie die Beziehung zwischen Last, Solidität und der Verdrängungsschichtdicke der Einlaufgrenzschicht der Reihe, um Profilverluste, Endwandverluste und Spitzenleckverluste zu charakterisieren. Infolgedessen ordnet diese Arbeit den relativen Einfluss der ausgewählten Designparameter auf die verschiedenen Verlustquellen ein, ein Prozess, der aus einer term-zu-term-Analyse der verwendeten Verlustmodelle nicht offensichtlich sein könnte.