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Entwurf von Turbomaschinenbeschaufelungen mit Optimierungsverfahren und regelbasierten Systemen


Project Details
Project duration: 08/199507/2000


Abstract
Die Gestaltung der Strömungsmaschinen ist sowohl aus aerodynamischer als auch aus mechanischer Sicht durch eine große Zahl von freien Parametern gekennzeichnet. Dabei ist es Aufgabe jeder Auslegung, eine optimale Konfiguration zu finden. Aufgrund der großen Zahl an Freiheitsgraden ist der Mensch oftmals überfordert, die Optimierung sicher zum Ziel zu führen. Vor diesem Hintergrund sollen mathematische Strategien zur Optimumsuche mit Verfahren zur Bestimmung der Gitteraerodynamik gekoppelt werden. In diesem Zusammenhang ist auch der Einsatz regelbasierter Systeme zur Startwertbestimmung geplant.

In dieser Arbeit ist ein zweidimensionales Entwurfsverfahren auf der Basis periodischer B-Spline-Funktionen entwickelt worden. Vorhandene Profile lassen sich dabei mit Hilfe einer Approximation in diese mathematische Darstellung überführen. Durch eine Simulated Annealing Optimierung kann die Anzahl der zur Beschreibung notwendigen Parameter minimiert werden. Ein C-Netz bildet die Basis der aerodynamischen Analyse. Die Berechnung der Strömung erfolgt mit einem Stromfunktionsansatz auf S1-Stromflächen und ist iterativ mit einem Grenzschichtverfahren gekoppelt. Künstliche neuronale Netze werden im Profilentwurf eingesetzt, um Zusammenhänge zwischen Geometrie und Aerodynamik abzubilden. Dieses führt zu einem schnellen Werkzeug zum Entwurf und zur Bewertung von Profilen. Um speziellen Anforderungen angepasste Beschaufelungen zu erhalten, ist eine weitergehende aerodynamische Optimierung notwendig. Hierzu wird ein genetischer Algorithmus eingesetzt, der sich am biologischen Vorbild der Evolution orientiert und auf Selektion, Mutation und Rekombination basiert.


Co-Investigators

Last updated on 2017-11-07 at 14:56