10 Jahre erfolgreiche Forschung zum

Virtuellen Triebwerk VIT-Forschungsprogramme

Festkolloquium zu Ehren von Prof. Arnold Kühhorn, Cottbus, 28. Januar 2016

Prof. Dr.-Ing. habil. Hon. Prof. (NUST)

Dieter Bestle

Lehrstuhl Technische Mechanik und Fahrzeugdynamik

2

Engineering Mechanics and Vehicle Dynamics Prof. Dr.-Ing. habil. D. Bestle

2 IT1 XML

Huppertz IT2 Pitching

Huppertz

ENG1 Meanline

Swoboda

BTU: Parus

BTU: Keskin

ENG2 Throughflow

Eryilki

BTU: Otto

BTU: Siech

VIT1

WP

1

WP

2

WP

3

WP

4

PB/TEMS

Becker

RRD

WP

9

(2003-2006)

3

Prof. Dr.-Ing. habil. D. Bestle BTU - Rolls-Royce Vertragsunterzeichnung, 4. April 2003

Projektplan

• Aerodynamik

• Geometrie (CAD)

• Schwingverhalten

)( 1pψψ 11

)( 222 pψψ

)( 333 pψψ ppp )()1(

Mehrkriterien- optimierung

)(

)(

)(

33

22

11

ppp

ppp

ppp

0h

0g

f

!

!

min!

2

1

2

1

2

1

h

h

g

g

f

f1p

2p

3p

1ψ

2ψ

3ψ

Lehrstuhl Maschinendynamik

•Strukturierung des

Entwurfsprozesses

•Festlegen von Entwurfsvariablen

und Gütefunktionen

• Integration der Teilprozesse in eine

Optimierungsumgebung

•Mehrkriterienoptimierung der

Schaufelparameter

Rolls-Royce Deutschland

•Darstellung und Analyse des

derzeitigen

Entwurfsprozesses

•Schnittstellendefinition zu

den einzelnen

Analysewerkzeugen

•Schaufelparametrisierung

Projektplan

globaler

Entwurfsvektor p

4

design stresses

aero-

dynamics

Integrated and Automated Processes for Design Optimisation

throughflow

calculation 2D-blading

structural

design

meanline

prelim. design

5

Engineering Mechanics and Vehicle Dynamics Prof. Dr.-Ing. habil. D. Bestle

5 IT1 XML

Huppertz IT2 Data

Huppertz

ENG1 Meanline

Keskin

BTU: Parus

BTU: Hinz

ENG3 3D

Becker

BTU: Dutta

ENG2 Throughflow

Keskin

BTU: Rühle

ENG4 AeroMech

Otto

BTU: Schulz

ENG5 Turb Comp

Parchem/Meissner

BTU: Finger

BTU: Papproth

ENG X Robust Des

Huppertz

BTU: Flassig

IT3 Engine Google

Swoboda

BTU: Siech

VIT2 W

P9

W

PX

WP

1

WP

2

WP

3

WP

4

WP

7

WP

8

WP

10

TEMS

Becker

RRD

WP

11

ENG6 Blisk Vibr.

Eryilki BTU: Strehlau/ Nipkau/ Klauke

WP

6

(2007-2010)

6

ENG6 – Probabilistische Bewertung von in Triebwerkstests

gemessenen Schwingungsamplituden für Blisks

schaufelindividuelle Eigen-frequenzen und –moden

Mistuning und Umlaufwellen

7

Engineering Mechanics and Vehicle Dynamics Prof. Dr.-Ing. habil. D. Bestle

7 EXT A Nacelle

Jan Lieser EXT NOISE Data

Tiedemann

COMP A1 123D Opti

Keskin/Flassig

COMB Para

BTU: Albert

BTU: Pöhlmann

COMP A2 Map

Becker

BTU: Janke

COMP AM AeroFem

Otto

BTU: Karger

BTU:Schneider

Eggels

B: Angersbach

HTOC Para

Huppertz

BTU: Gaun

IT-PILOT VR Cave

Swoboda/Parchem

BTU: Rogge

VIT3

WP

11

WP

10

WP

1

WP

2

WP

3

WP

4

WP

8

WP

9

(2010-2014)

TURB A1 Smart

Benton

BTU: ReyVilazon

TURB A2 Tesla

Meyer/Keskin

BTU: Amtsfeld

TURB AM CoolCHT

Meissner/Lehmann

BTU: Nouri

WP

5

WP

6

WP

7

8

TURB A1 - Automatisierte Luftsystem- und Thermalmodell-

generierung für das Turbinenauslegungsprogramm

Turbinen-architekturerkennung

Ersatzmodellierung des Sekundärluftsystems

thermomechanische Analyse

TURB AM - Automatisierter multidisziplinärer Turbinen-

analyseprozess

zeitintensive 3D-CFD-Analyse

Ersatzmodell 1D-INCA Flow Network

Erfolgsgeschichte der VIT-Projekte

Triebwerkskomponenten

Arbeitspakete

bisher:

thematische Beschränkung VIT1 – HPC VIT2 – HPC & HPT VIT3 – Core & Nacelle,

Virtual Reality

autom. Optimierungsprozesse auf Komponentenebene

multidiszipl. & probabilistische Analysemöglichkeiten

Neu: VITIV Gesamtsystemanalyse

erw. Optimierungsprozesse für alle Kerntriebwerkskomp.

holistische Auslegung durch allg. Kopplungsstrategien:

Komponente → Subsystem → Triebwerk

1 2

4

5 10 11

VIT1 VIT2 VIT3

4 11

VITIV

LuFo V.2

ProFIT

10

Projektstruktur, MitarbeiterInnen und Betreuer

HAP 0 – Administration: Swoboda & Lachmund (RRD) & Bestle, Anklam, Kober (BTU)

HAP 1 – Integration HAP 3 – Visualisierung HAP 2 – Analyse und Optimierung

V ITI V

WP 1.1 Höschler

Konstruktiv-holistische Auslegung des Gesamttriebwerks

WP 1.2 Bestle

Integrative Methoden und Auslegungswerkzeuge

WP 3.1 Hentschel

Visualisierung von Simulationsergebnissen

WP 3.2 Hentschel

Geometrie-Visualisierung

WP 2.2 Höschler

Integrative Auslegung des Sekundärluftsystems und Thermalmodellierung

WP 2.3 a-c Kühhorn

Thermo- und strukturmechanische Analyse

WP 2.1 a,b Bestle

Beschleunigte aerodynamische Auslegung

WP 1.3 Krebs

Simulations- und Prozess-Datenmanagement