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Timea Lengyel-Kampmann

• Der gegenläufige (CR) Fan ist ein potentielles Antriebskonzept für zukünftige Hoch-Bypass-Triebwerke. Die Erfahrung mit konkreten gegenläufigen Fan-Auslegungen dient als Basis dieser Dissertation. Das Ziel der Arbeit ist die Bestimmung der erreichbaren Wirkungsgrade mit dem CR und mit dem konventionellen (SR) Fan als Funktion des Druckverhältnisses \((\Pi_{t},_{FAN})\) und der axialen Machzahl \((M_{ax})\). Aufgrund dieser Ergebnisse können die optimalen Fandruckverhältnisse für die beide Fankonzepte und die Wirkungsgraddifferenzen zwischen den CR- und SR-Fans ermittelt werden. Dazu wurden Parameterstudien mit der Anwendung von den Low-Fidelity- bis zu High-Fidelity-Modellen durchgeführt. Im ersten Schritt erfolgt eine eindimensionale Parameterstudie für das CR-Konzept. Anschließend folgen verschiedene Throughflow-Optimierungen und zum Abschluss eine 3D-RANS-Optimierung des CR- und SR-Fans. Das Ergebnis ermöglicht die allgemeine Bewertung des CR-Fankonzeptes über den gesamten Anwendungsbereich.
• One possible fan concept for future high and ultra-high bypass ratio turbofan engines is the counter-rotating (CR) fan. The processes of two different CR-fan designs for test rig applications are discussed in the first part of this study. The main target of this thesis is based on this experience: to show the maximum achievable efficiency with a CR- and with a conventional single rotating (SR)-fan as a function of the fan pressure ratio and the axial Mach number. Due to the results the optimum fan pressure ratios of both fan concepts and the efficiency benefit of a CR fan compared to the SR fan can be determined. At the beginning a one-dimensional study for a CR fan was performed. Then optimizations with a Throughflow-code (ACDC) and finally 3D-RANS-optimizations were conducted for both, CR- and SR-fans using the equally distributed simulation quantities. The results allow for a generalized assessment of this particular fan concept over the entire range of relevant applications.