Eine Auslegungsmethodik für mehrstufige Axialverdichter auf Basis einer Profildatenbank

Mit dem Einsatz mathematischer Optimierungsalgorithmen bei der Auslegung von mehrstufigen Axialverdichtern können erhebliche Verbesserungen von Wirkungsgrad und aerodynamischer Stabilität erzielt werden. Bei der geometrischen Beschreibung mehrerer Stufen wächst der Designraum allerdings schnell auf hunderte Dimensionen an. Dies stellt auch moderne Optimierungsalgorithmen vor Herausforderungen. Ziel dieser Arbeit ist es, eine vielseitige Systematik für Verdichterprofile zu entwickeln und in einen Auslegungsprozess für mehrstufige Axialverdichter zu integrieren. Darauf aufbauend wird ein 15-stufiger Gasturbinenverdichter mit Profilen aus der Systematik ausgestattet und dessen axiale und radiale Lastenverteilung optimiert. Zur Absicherung der Ergebnisse wird die ursprüngliche als auch die aktualisierten Auslegungen mit 3D CFD bewertet. Dabei bieten die optimierten Verdichter eine Verbesserung im polytropen Wirkungsgrad von bis zu 0,7% gegenüber der ursprünglichen Auslegung