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Georgios Goinis

• Mit numerischen Optimierungsstudien wurde untersucht, ob bei der Auslegung eines neuen Verdichters, unter Einhaltung der geforderten Kennfeldbreite, mit Gehäusestrukturierungen (Casing Treatments, CTs) ein höherer Wirkungsgrad erzielt werden kann, als ohne. Axial-CT-, Umfangsnuten-, Rotor- und Gehäusekonturoptimierungen unter Einsatz zeitgenauer CFD und hoher Auflösung der Stabilitätsgrenze wurden für die Frontstufe des DLR-Rig 250 durchgeführt. Prinzipiell lassen sich mit CTs deutliche Erweiterungen des Stabilitätsbereichs erzielen, die darüber hinausgehen, was durch eine Optimierung des Rotors erreichbar ist. Soll primär der Wirkungsgrad einer Stufe verbessert werden, ist eine Rotoroptimierung ohne CT einem Konzept mit CT vorzuziehen. Für die Neuauslegung eines Verdichters kann eine Option mit CT in Betracht gezogen werden, wenn die stabilitätserweiternde Wirkung des CTs eine bestimmte Auslegung erst ermöglicht.
• In order to analyze whether newly developed compressors can achieve higher efficiencies if casing treatments (CTs) are considered as a stability enhancing measure, a method is developed, to perform automated optimizations and parametric studies with accurate estimation of the numerical stability limit, including the usage of time accurate CFD (URANS). Studies are performed to increase stability and efficiency of DLR-Rig250 Stage 1. Axial-slots, circumferential grooves, the rotor and the casing geometry are optimized. Applying CTs can lead to a significant extension of the stability margin, which goes beyond what is achievable with only a rotor optimization. However, if the efficiency of a stage is to be increased, an optimization of the rotor without CTs should be preferred. For new designs, CTs can be considered, if the stability increasing effect enables a certain design, which otherwise would not be feasible.