Simulation in der Turbomaschinenindustrie

Moderne Methoden zur numerischen Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics CFD) haben im Laufe des letzten Jahrzehnts einen sehr hohen Entwicklungsstand erreicht, wodurch Ingenieure und Entwickler einen deutlich besseren technischen Einblick in eine Vielzahl von Anwendungen mit zunehmender geometrischer Komplexität erhalten. Diese Anwen­dungen beinhalten Turbinen, Schaufelkühlung und Wärmeübergang, Drehmomentwandler, Kompressoren, Lüfter und Pumpen, Düsen, Kanäle und Turbinengondeln. Stationäre Berechnungen haben sich derart verbessert, sodass sie zu einem tagtäglich eingesetzten Kons­truktionstool geworden sind. Instationäre Strömungsberechnungen bieten zwar eine höhere Modellierungsgenauigkeit, erfordern jedoch wesentlich längere Rechenzeiten und dementsprechend größere Investitionen. Frequenzbasierte Methoden schaffen die Möglichkeit, die Vorzüge von instationären Berechnungen bei einem Bruchteil der Kosten umzusetzen. So kann bspw. die Harmonic Balance Method bei dreidimensionalen, instationären, viskosen, mit ungleicher Schaufelteilung, mehrstufigen Turbomaschinenberechnungen bei einem Bruchteil des Aufwands von Zeitbereichsmethoden verwendet werden. Dies wird unter Beibehaltung der Genauigkeit sowie niedrigem Rechenaufwand und geringem Speicherbedarf durchgeführt.