Fokozott fajlagos teljesítményű axiális átömlésű forgógépek többcélú optimalizálása = Multi-Objective Optimisation of Axial Flow Turbomachinery of High Specific Performance
1) Axiális átömlésű ventilátorok „szabályzott örvény” tervezésére valamint a lapátnyilazás/lapátferdítés alkalmazására vonatkozó új megállapítások és mérnöki támpontok, amelyek hozzájárulnak a lapáttervezéshez, előírt fokozott légtechnikai teljesítmény maximális hatásfokon történő megvalósítása érdekében. A legfontosabb támpontok: - A sugár menti lapátcirkuláció-gradiens és a csatornafali határréteg kiszorító hatása közti összefüggés. Az előrenyilazás révén a radiális kiáramlás és így a kiszorító hatás mérsékelhető. - A lapát szívott oldali határrétegében a radiális irányú kiáramlás fokozódik, fokozva a gyűrűfalaktól távolabb a lapát menti folyadékpályák hosszát és így a falsúrlódás hatásfelületét, ezáltal esélyt adva az össznyomás-veszteség fokozódására. E kedvezőtlen hatás szintén a lapátozás előrenyilazásával mérsékelhető. -Az előrenyilazás/előreferdítés hatására adott térfogatáramon módosul a teljes lapátmagasság mentén a rááramlás axiális sebességprofilja és így a megfúvás szöge. Ezt a hatást figyelembe kell venni a lapátozás tervezésekor. 2) Olyan összetett numerikus áramlástani és numerikus akusztikai módszertan meghonosítása – távlatilag integrálva a nagy örvény szimuláció technikát is –, mely a fenti tervezési támpontokat a lapátozás előtervezési fázisa után figyelembe tudja venni, megalapozva az axiális forgógépek CFD alapú iteratív „szabályzott örvény” tervezését, a légtechnika, energetikai és akusztikai célok együttes elérése érdekében. | 1) Novel establishments and engineering guidelines related to controlled vortex design (CVD) and blade sweep/skew applied to axial flow fans, contributing to blade design, in order to realize prescribed aerodynamic performance at maximum efficiency. The most important guidelines are as follows: - Relationship between CVD spanwise blade circulation gradient and endwall blockage. By means of forward blade sweep, the radial outward flow, and thus, the near-tip blockage can be moderated. - Due to CVD, the radial outward flow is intensified in the blade suction side boundary layer, elongating the flow paths, thus increasing the effect of wall skin friction, leading to increase of total pressure loss. This unfavourable effect can be moderated also by means of forward sweep. - Due to forward sweep/skew, the inlet axial velocity profile, and thus, the incidence angle is modified along the entire span at prescribed flow rate. This effect is to be considered in blade design. 2) Domestication of a complex computational fluid dynamics (CFD) and computational aero-acoustics methodology – integrating the Large Eddy Simulation technique as a long-term investment –, for consideration of the above guidelines after the preliminary blade design phase, establishing the CFD-based iterative design of axial flow turbomachines of CVD, for simultaneous achievement of aerodynamic, energetic and acoustic goals