Vergleichende aerodynamische Untersuchungen von gegenläufigen und konventionellen Fanstufen für Flugtriebwerke: 12 Tabellen
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Köln
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Bibliotheks- und Informationswesen
2015
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Forschungsbericht / Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt
2015,26 |
| Schlagworte: | |
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Nomenklatur XII
1 Einleitung 1
1 1 Umwelt und Luftfahrt 1
1 2 Grundlagen zur Triebwerkstechnik 3
121 Zweistromtriebwerk 3
122 Zukünftige Triebwerkskonzepte 5
1 3 Wichtige Forschungsarbeiten des DLR im Bereich der zukünftigen Fantechnologien 8
1 4 Zielsetzung der Arbeit 10
2 Gegenläufiger Fan - Auslegungen 11
2 1 Automatisierte Optimierung 11
2 2 Auslegung und experimentelle Untersuchung eines gegenläufigen Fans im Rahmen des
EU-Projektes VITAL (CRTF2b) 13
221 Vorbereitung der Optimierung 13
2211 Parametrisierung des Strömungskanals und der Schaufelgeometrie 14
2212 Betriebspunkte und Zielfunktionen 16
2213 Restriktionen 18
2214 Rechennetz und numerisches Setup 18
222 Optimierungsergebnisse 18
2221 Pareto-Front 19
2222 Auswertung der ausgewählten Geometrie und deren Vergleich mit der
Startgeometrie 19
223 Vorbereitung der Messung 22
2231 Fertigung 22
2232 Instrumentierung 23
2233 Zusammenbau des Rigs und der Test 24
224 Vergleich der Messung mit der hochgenauen Strömungssimulation 24
2241 Vorbereitung der CFD-Simulation 24
2242 Vergleich der gemessenen mit den berechneten Kennfelder 26
2243 Vergleich der radialen Verteilungen an der Austrittsebene des Fans 27
2244 Änderung der Machzahlverteilung entlang der 100% Drehzahllinie 29
225 Fazit der Auslegung des CRTF2b 30
2 3 Neue CRISP-Auslegung 30
231 Vorbereitung der Optimierung 31
2311 Definition der Betriebspunkte und der zweiten Zielfunktion 31
2312 Freie Variablen 33
2313 Nebenbedingungen 34
232 Optimierungsergebnisse 34
2321 Pareto-Front 34
2322 Vergleich der aerodynamisch optimierten Geometrie mit der initialen Geo-
metrie 35
2 4 Fazit zu den Fan-Auslegungen 38
III
IV
Inhalts Verzeichnis
3 Einfaches Verfahren für die Parameterstudie eines gegenläufigen Fans 40
3 1 ID-Theorie 40
311 Parametrisierung 42
312 Aerodynamische Kriterien zur Beurteilung der Parameterkombinationen 43
313 Einfluss der Parameter auf relative Machzahl und Diffusionszahl 48
3 2 1,5D-Theorie 51
321 Parameter und untersuchte Wertebereiche 51
322 1,5D-Theorie - Schritt 1 51
323 1,5D-Theorie - Schritt 2 (c^ konst , Ur , Urz konst ) 56
324 Erklärung der Auswahl-Kriterien 58
325 Auswahlprozess 59
3 3 Ergebnis der Parameterstudie 62
4 Globale Parameterstudie und Optimierung 64
4 1 Strategieentwicklung 64
411 Definition der gleichverteilten Parameter 65
412 Bestimmung der Pareto-Front bei zwei gleichverteilten Parametern 66
413 Auswahl der Eltern 67
414 Beschleunigungsmethode der globalen Optimierung 68
4 2 Modellstufen der Optimierungsprozesskette 70
4211 D-Throughflow-Verfahren als Mittelschnittverfahren mit der Kopplung des 2D-Euler
Löser (MISES) 71
422 2D-Throughflow-Verfahren mit Kopplung der Korrelationen 73
423 3D-RANS-Verfahren 75
4 3 Automatisierte Bestimmung der Off-Design-Betriebspunkte ausgehend von dem Ausle-
gungspunkt 77
5 Anwendung der globalen Optimierungsstrategie für das gegenläufige und konventionelle
Fankonzept mit Low-Fidelity Modellen 78
5 1 Anwendung des Mittelschnittsverfahrens für das CR- und das SR-Fankonzept 78
511 Vergleich der erreichbaren Wirkungsgrade auf dem untersuchten [A4*; n,]-Bereich
mit SR- und mit CR-Fankonzepten 78
512 Auswertung und Vergleich von drei aus der Pareto-Front ausgevyählten CR-Fanschnitten
bei Mm = 0 695 81
5 2 Anwendung des Throughflow-Verfahrens für die CR- und SR-Fankonzepte 83
521 Untersuchung der Vertrauenswürdigkeit des Verfahrens 83
522 Methode in der Throughflow-Optimierung um die mechanisch und physikalisch un-
geeigneten Geometrien zu vermeiden 85
5221 Einschränkungen durch die aerodynamischen Kennzahlen 85
5222 Einschränkungen durch die vereinfachten Festigkeitsberechnungen 86
523 Ergebnisse der Beschleunigungsmethoden in den ACDC-2D-Optimierungen 86
524 Ergebnis der globalen Optimierungen mit der Anwendung des Throughflow-Verfahrens 8
5241 Vergleich der erreichbaren Wirkungsgrade auf dem untersuchten [Af^ri^Mjv]-
Bereich mit SR- und mit CR-Fankonzepten 88
5242 Optimale Parameter- und Kennzahlenverteilung auf dem untersuchten
[Max-,n,iRW]-Bereich mit SR- und CR-Fankonzepten 90
525 Nachrechnung der Member der Pareto-Front im MaxClimb-Betriebspunkt 95
526 Optimierung unter Berücksichtigung der Getriebe 96
5261 Optimierungsstrategie 97
5262 Optimierungsergebnis 98
Inhaltsverzeichnis
V
6 Anwendung der globalen Optimierungsstrategie für das gegenläufige und konventionelle
Fankonzept mit dem 3D-RANS-Löser TRACE 100
6 1 3D-RANS-Nachrechnung der Pareto-Front der Optimierung mit dem 2D-Throughflow-Löser 100
6 2 Ergebnis der dreidimensionalen Optimierung des CR-Fans 101
621 Phasel - Optimierung mit der dynamischen Diskretisierung 101
622 Nachrechnung der Pareto-Front der CR-Fanoptimierung im MCL-Betriebspunkt 104
623 Phase2 - Optimierung mit der statischen Diskretisierung 106
6 3 Ergebnis der dreidimensionalen Optimierung des SR-Fans 107
6 4 Vergleich der SR-und CR-Fankonzepte aufgrund der globalen Optimierungsergebnisse 108
641 Wirkungsgradvorteil der CR-Fans gegenüber den SR-Fans 108
642 Vergleich der Verteilung der optimierten Kennzahlen und Parameter des CR- und
des SR-Fans 110
6 5 Fazit 115
7 Zusammenfassung 117
Literaturverzeichnis 119
A CRISP2-Auslegung 123
B Einfache Parameterstudie 124
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| spelling | Lengyel-Kampmann, Timea 1980- Verfasser (DE-588)1076299679 aut Vergleichende aerodynamische Untersuchungen von gegenläufigen und konventionellen Fanstufen für Flugtriebwerke 12 Tabellen Timea Lengyel-Kampmann Als Ms. gedr. Köln Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Bibliotheks- und Informationswesen 2015 XIV, 144 S. zahlr. Ill., graph. Darst txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Forschungsbericht / Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt 2015,26 Zsfassung in engl. Sprache Zugl.: Bochum, Univ., Diss., 2015 Numerische Strömungssimulation (DE-588)4690080-9 gnd rswk-swf Aerodynamik (DE-588)4000589-6 gnd rswk-swf Mantelstromtriebwerk (DE-588)4472913-3 gnd rswk-swf Transsonischer Verdichter (DE-588)4409352-4 gnd rswk-swf Optimierung (DE-588)4043664-0 gnd rswk-swf Flugtriebwerk (DE-588)4154773-1 gnd rswk-swf Transsonische Strömung (DE-588)4135633-0 gnd rswk-swf Radschaufel (DE-588)4128165-2 gnd rswk-swf (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Flugtriebwerk (DE-588)4154773-1 s Mantelstromtriebwerk (DE-588)4472913-3 s Aerodynamik (DE-588)4000589-6 s Optimierung (DE-588)4043664-0 s DE-604 Transsonische Strömung (DE-588)4135633-0 s Numerische Strömungssimulation (DE-588)4690080-9 s Transsonischer Verdichter (DE-588)4409352-4 s Radschaufel (DE-588)4128165-2 s Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt Forschungsbericht 2015,26 (DE-604)BV011758990 2015,26 HEBIS Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=028317058&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
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