SEIKON3D DREIDIMENSIONALE SEITENWANDKONTURIERUNG. Bugra AKIN. Institut für Thermische Turbomaschinen und Maschinendynamik

Transkript

1 SEIKON3D DREIDIMENSIONALE SEITENWANDKONTURIERUNG Bugra AKIN

2 Antragsteller/Konsortialpartner TU GRAZ Dipl.-Ing. Bugra Akin Prof. Wolfgang Sanz -, Graz Dipl.-Ing. Dr. techn. Paul Pieringer o Unterstützende Partner MTU Aero Engines

3 Maschinendynamik und Akustik Optimierung und CFD Methoden Messtechnik in Turbomaschinen und Laseroptisches Labor Verbrennung in Gasturbinen Quelle: Wikipedia o EDV Dienstleistungen für technische Anwendungen Sound Design Mesh Generation

4 Ziele des Projekts SEIKON3D Weiterentwicklung des Netzgenerators, u.a. für die Berücksichtigung von nicht-rotationssymmetrischen Seitenwänden Ein CFD-Programm für die zuverlässige Berechnung von transsonischer turbulenter Strömung Ein Optimierungsverfahren für die Verbesserung der Seitenwände Ein hochwertiges Tool für die Auslegung von konturierten Seitenwänden

5 Konturierte Seitenwand Parametrisierung der Seitenwände und Netzgenerierung Zuverlässige Berechnung von transsonischer turbulenter Strömung Optimierungsverfahren und Automatisierung

6 Parametrisierung der Seitenwände und Netzgenerierung Konturpunkte als Designvariablen B-Spline-Fläche Netzgenerierung mit der Seitenwandkontur auf der B-Spline-Fläche AIGRID (Pieringer)

7 Optimierungsverfahren und Automatisierung Minimiere/Maximiere: f(x) (z.b. Wirkungsgrad) mit g(x) = 0 (z.b. Strömungsgleichungen) und x = h(x) 0 x i l (x) x i x i u (x) x 1 x n (z.b. Konturpunkte) x k+1 = x k λ G Suchrichtung, Sensitivitäten Schrittweite G λ Berechnung der Ableitung für jede Designvariable ist sehr aufwändig. Mit der von uns verwendeten adjungierten Methode deutlich weniger Aufwand.

8 Erreichte Ergebnisse Parametrisierung konturierter Seitenwände und dazugehöriger Netzgenerierung Automatisierte Optimierung Erste Ergebnisse zur Optimierung eines konturierten Übergangskanal:

9 Parametrisierung konturierter Seitenwände und dazugehöriger Netzgenerierung Netz erstellt mit AIGRID

10 Testfall Netzgenerierung mit AIGRID 18 Blöcke 3.7 Millionen Zellen y+ < 1 Optimiere f x = p t out p t in

11 [m] Verlauf des Druckverhältnisses und der Entropieproduktion während der Optimierung Optimierte Seitenwandkontur

12 Ablösung an der saugseitige Hinterkante der Schaufel Entropie in achsnormaler Ebene auf der Höhe der Hinterkante der Schaufel

13 Arbeitspaket Arbeitsplan/Zeitplan/Umsetzung Basistermin Aktuell Anf. Ende Anf. Ende Netzgenerator 09/11 02/12 12/11 02/13 Code-Parallelisierung 09/11 05/12 11/11 05/14 Erreichte Ergebnisse / Abweichungen Netzgenerator erfüllt alle Anforderungen! Abgeschlossen (über Rechenblöcke)! Verbesserungen durch Umgehen der Blockgrenzen sind aber geplant! Validierung 03/12 08/12 04/12 08/13 Zeigte die Güte des Rechenverfahrens! Parametrisierung Seitenwände Optimierung Seitenwandkontur der der 03/12 02/13 05/12 05/13 12/12 08/14 03/13 08/15 Projektmanagement 09/11 08/14 11/11 08/15 Mit B-Splines! Verwendung der Parameter als Eingabegrößen im Netzgenerator! Erste Ergebnisse an einem Diffuser und einem Übergangskanal! Analyse der Ergebnisse! Verfahren muss noch stabiler und Programm muss noch anwendungsfreundlicher gemacht werden!

14 Angestrebte/Umgesetzte Verwertung o Erweiterter Netzgenerator für kommerzielle Verwendung o Anbietung des Optimierungstools o Durchführung von Optimierungsaufgaben für die Industrie

15 Kontakte Dipl.-Ing. Bugra Akin Prof. Wolfgang Sanz Inffeldgasse 25A 8010 Graz Dipl.-Ing. Dr. techn. Paul Pieringer Haydngasse 7/ Graz