Probabilistische Performanceuntersuchung unter Berücksichtigung betriebsbedingter Streuungen von Hochdruckverdichterschaufeln

In der zivilen Luftfahrt werden die Komponenten von
Flugtriebwerken zunehmend an ihren Belastungsgrenzen
betrieben, wobei die Geometrien unvermeidlichen Streuungen
durch Herstellungsprozess und Verschleiß ausgesetzt sind.
Daher ist die Kenntnis des Robustheitsverhaltens für den
hochbelasteten Betrieb der Komponenten von entscheidender
Bedeutung. In diesem Kontext ist die Form der Schaufelvorderkanten
von Verdichterbeschaufelungen hervorzuheben.
Hierfür wird ein effizientes parametrisches Modell vorgestellt,
um die Variabilität der Vorderkantenformen in mehrstufigen
Hochdruckverdichtern statistisch zu beschreiben und zu
reproduzieren. In den folgenden probabilistischen CFD-Analysen
werden die Auswirkungen geometrischer Streuungen auf den
Verdichterwirkungsgrad untersucht. Die Variabilität der Vorderkantenformen,
insbesondere die der Rotorschaufeln, wird
im Kontext der grundsätzlichen geometrischen Variabilität
der Schaufeln eingeordnet. Die Ergebnisse unterstreichen die
Bedeutung der Variabilität der Vorderkantenformen für den
Wirkungsgrad des betrachteten Hochdruckverdichters. In
anschließenden numerischen Erosionsuntersuchungen werden
die Auswirkungen der Erosion auf die untersuchten Vorderkantenformen
ermittelt.
Durch die Arbeit wird ein Beitrag zur effizienten Quantifizierung
der geometrischen Streuung vonHochdruckverdichterschaufeln
und zum Verständnis der Ursachen und Auswirkungen dieser
Streuungen auf den Wirkungsgrad und die Zuverlässigkeit von
Verdichtern geleistet. Die Ergebnisse können als Grundlage
dienen, Fertigungs- und Wartungsprozesse zu verbessern.