Entwurf von Laufrädern
Dem Laufrad als Kern jeder Turbomaschine kommt eine zentrale Bedeutung zu. Daher finden Sie in CFturbo sehr viel Know-How und geometrische Flexibilität in dieser Komponente.
Funktionen im Überblick
- Alle üblichen Bauformen werden unterstützt Bereich der spezifischen Drehzahl ca. 10 (radiale Bauart) bis 400 (axiale Bauart)
- Geschlossene und halboffene Laufräder mit beliebiger Positionierung der Ein- und Austrittskante, optional mit Zwischenschaufeln (Splitter)
- Alternative Entwurfsverfahren für Schaufeln von Axialmaschinen nach dem Airfoil- und Meanline-Ansatz
- Beliebige Meridianformen Flexibilität durch komplexe Konturen, mit Kontrolle von geometrischen Verläufen
- Schaufelwinkel-Berechnung unter Vorgabe von Incidence-Winkeln und mit Abschätzung der Minderumlenkung
- Vielfältige Schaufelformen unter Berücksichtigung von Fertigungs- oder Festigkeitsanforderungen,
mit Kontrolle des Schaufelwinkel-Verlaufes - Flexible Schaufelprofilierung beliebige Dickenverteilungen, optional Nutzung vordefinierter Profilformen
Entwurfsschritte für Radiale & Halbaxiale Laufräder
gilt gleichermaßen für Pumpen, Ventilatoren, Verdichter und Turbinen
1. Hauptabmessungen
- Berechnung der Hauptabmessungen des Laufrades: Naben- und Saugmunddurchmesser, Austrittsbreite, Laufraddurchmesser
- Anwendung interner oder nutzerdefinierter Approximationsfunktionen zur Festlegung von Laufradparametern
- 1D-Berechnung wichtiger Strömungsgrößen
2. Meridiankontur
- Entwurf der Meridiankontur mittels Bezier-Polynomen, Geraden und Kreisbögen oder beliebiger Polylinien
- Positionierung der geraden oder gekrümmten Ein- und Austrittskante
- Anzeige vielfältiger Informationen zu geometrischen Parametern
- Berechnung der Meridianströmung mit einem Verfahren, das auf Potentialtheorie basiert; Darstellung von Geschwindigkeitsverläufen
3. Schaufelwinkel
- Festlegung der Schaufelform: Freiform 3D, Freiform 2D, Kreisbogen 2D, Gerade 2D, Radialfasern, Regelflächen, ...
- Schaufelentwurf auf beliebigen Meridianstromflächen (Spans)
- Berechnung der optimalen Schaufelwinkel unter Berücksichtigung der Verengung des Strömungskanals durch die Schaufeln und Abschätzung der Minderumlenkung
- Darstellung der Geschwindigkeitsdreiecke und tabellarische Auflistung der Geschwindigkeitskomponenten und Strömungswinkel
4. Skelettlinien
- Definition der Skelettlinien auf rotationssymmetrischen Meridianstromflächen unter Verwendung von Bezier-Polynomen oder beliebigen Polylinien in konformer m,t-Darstellung oder per Beta-Verlauf
- Gekoppelte oder ungekoppelte Beeinflussung der Skelettlinienform
- Freie Wahl der Umschlingungswinkel
- Darstellung der Schaufelwinkel- und Querschnitts-Verläufe
- Berechnung von Geschwindigkeits- und Druckverteilungen im Schaufelkanal
5. Schaufelprofile
- Festlegung der Schaufeldicken auf den jeweiligen Profilschnitten
- Lineare Dickenänderung oder Freiform-Profile bei variabler Anzahl der Kontrollpunkte
- Optional Nutzung vordefinierter Profile möglich
6. Schaufelkanten
- Abrundung der Vorder- und/oder Hinterkanten mittels Bezier-Polynomen, Ellipsen, linearen Formen oder Cutoff
- symmetrische und assymetrische Formen möglich
Entwurfsschritte für Axiale Laufräder
gilt gleichermaßen für Pumpen, Ventilatoren, Verdichter und Turbinen
1. Hauptabmessungen
- Berechnung der Hauptabmessungen des Laufrades: Naben- und Außendurchmesser an Ein- und Austritt
- Anwendung interner oder nutzerdefinierter Approximationsfunktionen zur Festlegung von Laufradparametern
- 2 alternative Entwurfs-Modi: Tragflügel (Airfoil/Hydrofoil) oder Skelettlinien (Mean line)
2. Meridiankontur
- Entwurf der Meridiankontur mittels Bezier-Polynomen, Geraden und Kreisbögen oder beliebiger Polylinien
- Positionierung der maximalen Schaufelerstreckung innerhalb der Meridiankontur
- Anzeige vielfältiger Informationen zu geometrischen Parametern
- Berechnung der Meridianströmung mit einem Verfahren, das auf Potentialtheorie basiert; Darstellung von Geschwindigkeitsverläufen
3. Schaufeleigenschaften
- Schaufelentwurf auf beliebigen Meridianstromflächen (Spans)
- Festlegung der cu, cm-Verteilung
- Profilauswahl und Anstellwinkel
- Berechnung der optimalen Staffelungswinkel und Sehnenlängen
- Darstellung der Geschwindigkeitsdreiecke und tabellarische Auflistung der Geschwindigkeitskomponenten und Strömungswinkel
4. Schaufelprofile
- Darstellung der gedrehten und skalierten Schaufelprofile
- Darstellung der Dickenverteilung
- Optional radiale 2D-Schaufelform
5. Schaufelsichelung
- 3D-Sichelung der Schaufeln nach 2 alternativen Modi
- Auffädelung der Profile entweder im Schwerpunkt, an der Vorder- oder Hinterkante
- Axiale Positionierung der Schaufel
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