TY - CHAP A1 - Kupijai, Philipp T1 - Parameterstudie zum Einfluss von Deckband-Leckageströmungen auf einen 1.5-stufigen Hochgeschwindigkeits-Hochdruckverdichter T2 - Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2009, Aachen 08. - 10. September KW - CFD KW - Verdichter KW - Compressor KW - Innendeckband KW - Kavitäten KW - Leckage Y1 - 2009 N1 - DLRK2009-1187 PB - DGLR CY - Bonn ER - TY - THES A1 - Kupijai, Philipp T1 - Ein Beitrag zur automatisierten Triebwerksvorauslegung N2 - Der Beginn einer Triebwerksentwicklung wird in den meisten Fällen durch die Anfrage eines Flugzeugherstellers angestoßen, der ein Antriebssystem für ein neues Flugzeug sucht. Wegen der Komplexität von Flugtriebwerken definieren die vom Flugzeughersteller formulierten Anforderungen nur einen Bruchteil der für die Auslegung benötigten Systemvariablen. Damit bleibt Spielraum und die Aufgabe der Ingenieure, ein Konzept zu entwickeln, welches den Anforderungen in möglichst effizienter, sicherer und zuverlässiger Weise genügt. Die hier betrachtete Triebwerksvorauslegung folgt dem verbreiteten Ansatz, die Auslegung mit der Leistungsrechnung zu beginnen, um die thermodynamischen Zustandsgrößen an den verschiedenen Triebwerkspositionen für verschiedene Betriebspunkte zu bestimmen. Für eine verbesserte Abbildung des Verhaltens einzelner Triebwerkskomponenten wird auf Charakteristiken vermessener Systeme zurückgegriffen, wobei deren wesentliche Parameter mit empirischen Skalierungsverfahren an das aktuelle System adaptiert werden. Damit können Wirkungsgrade und spezifische Parameter einzelner Triebwerkskomponenten sowie deren geometrische Eckpunkte zur Darstellung erster Triebwerksquerschnitte genauer vorausgesagt werden. Die vorliegende Arbeit präsentiert einen Ansatz, wie die für die Triebwerksvorauslegung verwendeten Prozesskomponenten in einen automatisierten Prozess integriert werden können, um eine Vielzahl an Entwürfen in kurzer Zeit auszuwerten. Dafür werden die Vorteile von Programmiersprachen wie Java gegenüber von Excel erläutert und ein Ansatz für die Überführung von Excel-Tabellen in Java-Programme vorgestellt. Die Automatisierung ermöglicht die Unterstützung der Auslegung durch numerische Mehrkriterienoptimierungsverfahren. Deren industrielle Anwendbarkeit wird anhand von Beispielen demonstriert, bei denen gleichzeitig die Triebwerksmasse und der spezifische Treibstoffverbrauch minimiert werden. Es wird außerdem dargelegt, wie gut sich Antwortflächenverfahren für die Triebwerksvorauslegung eignen und diese zu einer hohen Prozessbeschleunigung beitragen. Eine mögliche Verknüpfung der Gesamtvorauslegung und Komponentenvorauslegung wird am Beispiel des Hochdruckverdichters demonstriert. Hier wird die Mehrkriterienoptimierung als Werkzeug verwendet, um initiale Datensätze für weiterführende Auslegungsverfahren mit erhöhtem Detailierungsgrad zu generieren. N2 - The first step in the development a new aero-engine is the preliminary engine design phase. The main challenge here is that only a small amount of knowledge about the engine is available, but decisions with huge impact on product life cycle costs have to be made. Due to the complexity of aero-engines, the aircraft manufacture's requirements define only a small number of system variables. Thus, it is the engineer's task to develop an engine concept which fulfils all requirements in an efficient, safe and reliable manner. Basically, the preliminary engine design process considered in this thesis follows the common approach to start the design with performance calculation in order to determine the thermodynamic properties at different engine positions for several operating points. Characteristics of measured engine components are used to improve the prediction accuracy where the scaling parameters are adapted with knowledge-based engineering methods. This enables to predict efficiencies, specific parameters of several engine components and geometrical corner points for drawing first general arrangements of the engine. This thesis presents a valid and universal approach to integrate the process components into an automated design process allowing evaluation of a large number of designs in a short time. Advantages of programming languages like Java over Excel are illustrated and an approach to transfer Excel sheets to Java programmes is presented. Multi-criteria optimisation methods are applied to the design process. To proof industrial applicability, real world examples are discussed where specific fuel consumption and engine weight are minimised. It is shown that surrogate modelling techniques are suitable for preliminary engine design and that their application allows significant run time reduction even for preliminary design tools which are characterised by a moderate computational effort. In addition, the potential of coupling preliminary design with the first phase of detailed component design is investigated for aerodynamic design of an axial high pressure compressor. Here it is shown that multi-criteria optimisation can be used to find initial solutions for compressor meanline calculation which requires a higher level of detail input compared to the output of compressor scaling tools which are used by the preliminary engine design phase. KW - Automatisierung KW - Prozessintegration KW - Mehrkriterienoptimierung KW - Antwortflächenverfahren Y1 - 2014 SN - 978-3-8440-2838-6 PB - Shaker Verlag CY - Aachen ER - TY - CHAP A1 - Kupijai, Philipp A1 - Bestle, Dieter A1 - Kickenweitz, D. T1 - System Integration as Key for Improving and Speeding up the Preliminary Design Phase of Aero Engines T2 - Abstracts, Simulia community conference proceedings, May 22-24, 2013, Vienna, Austria, Y1 - 2013 UR - http://www.3ds.com/fileadmin/PRODUCTS/SIMULIA/PDF/scc/scc-2013-abstracts.pdf SP - 10 EP - 11 ER - TY - GEN A1 - Niehoff, Malte A1 - Bestle, Dieter A1 - Kupijai, Philipp T1 - Model-based Design Optimization Taking into Account Design Viability via Classification T2 - Engineering Modelling, Analysis and Simulation : the NAFEMS Journal Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.59972/c7b5hzx7 VL - 1 IS - 1 SP - 1 EP - 12 ER - TY - CHAP A1 - Kupijai, Philipp A1 - Bestle, Dieter T1 - Beschleunigung der Triebwerksauslegung durch Verwendung problemangepasster Isight-Komponenten Y1 - 2011 ER - TY - CHAP A1 - Kupijai, Philipp A1 - Bestle, Dieter A1 - Kickenweitz, D. T1 - Automation of the Preliminary Engine Performance Design Process Y1 - 2011 ER -