Probabilistische Analyse eines Hochdruckverdichters bei Streuung der Geometrie und Betriebsbedingungen

Von:

Philip Magin

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Der Hochdruckverdichter eines Triebwerkes wird auf Grund der steigenden Anforderungen an Effizienz und Emissionssenkung zu immer höheren Totaldruckverhältnissen optimiert. Dabei wird die dreidimensionale Gestalt der Beschaufelung zunehmend für den Einsatzzweck perfektioniert. Im selben Schritt geht hiermit die Frage nach der Robustheit des Hochdruckverdichters einher, das heißt, in welchem Maße beispielsweise die Änderung der Geometrie oder der Betriebsbedingungen des Moduls den Wirkungsgrad und den Pumpgrenzabstand beeinflussen. Zur Beurteilung der Streuung dieser Kenngrößen wird im Rahmen dieser Dissertation ein auf Auslegungstools basierender Prozess entwickelt und angewendet, um die in der Auslegung vorgehaltenen auf Erfahrung basierenden Sicherheitsabstände mit berechneten Werten vergleichen zu können. Bei den betrachteten Größen handelt es sich einerseits um die Geometrie der Schaufel, andererseits um die Ein- und Austrittsbedingungen des Verdichters. Es erfolgt eine Gegenüberstellung der Auswirkungen der Geometriestreuung auf Basis vermessener Schaufeln und der durch die Bauteiltoleranzen möglichen Streuung. Final werden die Ergebnisse den Auswirkungen durch streuende Betriebsbedingungen gegenübergestellt. Die Ermittlung der Fertigungsstreuung und Aufbereitung der zu Grunde liegenden Daten der taktilen Messungen wird in der Arbeit erklärt und kritisch bewertet.