Experimentelle Validierung einer numerischen Optimierungsmethode zur Wirkungsgradsteigerung eines transsonischen Radialverdichters

Die übergeordnete Zielsetzung dieser Arbeit besteht darin, den numerischen Optimierungserfolg eines transsonischen Radialverdichters experimentell nachzuweisen und somit die Optimierungsmethode und -strategie zu validieren. Im Rahmen einer Vorgängerarbeit wurde eine hochaufladende Radialverdichterstufe mit klassischer Regelgeradenbeschaufelung numerisch optimiert und ein neuartiges Verdichterdesign mit Freiformflächenbeschaufelung erzeugt. Die Hauptoptimierungsziele waren eine Steigerung des Stufenwirkungsgrads und eine Reduktion der durch den Verdichtungsstoß am Eintritt induzierten Druckamplitude. Zur Verifizierung der dem Optimierungserfolg zugrunde liegenden numerischen Modellierung werden in der vorliegenden Arbeit kombinierte experimentell-numerische Analysen beider Verdichterstufen durchgeführt. Diese basieren auf stationären und instationären Strömungssimulationen sowie umfangreichen aero- und thermodynamischen Messungen an einem Großkomponentenprüfstand.

Auf Basis der Erkenntnisse wird die Schlussfolgerung gezogen, dass das verwendete Optimierungsverfahren zur Auslegung eines verbesserten transsonischen Radialverdichters grundsätzlich praktisch anwendbar und zielführend ist. Aus den im Auslegungsbetriebspunkt aufgezeigten Einschränkungen lassen sich konkrete Empfehlungen für zukünftige Optimierungsstrategien ableiten.