ACF2D + Design
Das Axialverdichter Design Tool
AixCompFlow 2D (ACF2D) ist eine Design-Software und ein Programm auf Basis eines Stromlinienkrümmungsverfahrens für die Analyse und das Design vielstufiger Axialverdichter. ACF2D vereint spezielle Expertenkenntnisse and angepasste Verdichterprofil-Korrelationen zu einem äußerst effizienten und verlässlichen Design-Tool mit besonderem Fokus auf Axialverdichter von Hochleistungs- und Industriegasturbinen, die zur Stromerzeugung eingesetzt werden.

Das Programm steht für Windows- und Linux-Betriebssysteme zur Verfügung. Die graphische Benutzeroberfläche bietet Zugriff auf alle Eingabedaten sowie die Möglichkeit, die Rechenergebnisse in Diagrammen und 2D-Graphiken zu analysieren.

ACF2D kann im Batch-Modus und im Skript-Modus betrieben werden, wodurch dem Kunden die Einbindung in seine bestehenden Verdichter-Design und Optimierungsabläufe ebenso erleichtert wird wie die schnelle Berechnung von Kennfeldern.

Neueste Modelle und Features in ACF2D

  • verbesserte Möglichkeiten zur Anpassung der implementierten Korrelationen an kundenspezifische Bedürfnisse und Erfahrungen
  • Anpassung der Korrelationen kann für Profilfamilien und für Schaufelreihen erfolgen
  • verbessertes Modell für Radialspaltverluste von Rotoren und Statoren
  • Berücksichtigung von verstellbaren Rotoren
  • Export der Berechnungsergebnisse je Station (integrale Ergebnisse) und auf den Stromlinien (2D-Ergebnisse) in CSV-Format
  • Berücksichtigung radialer Verteilungen bei Massenstromentnahmen (Bleeding)
  • Einfluss der Oberflächenrauhigkeit (Alterung) auf Verdichterleistung und -wirkungsgrad

ACF2D Analyse-Modus

Wie die vorherigen Versionen von ACF2D kann auch die neueste Version im Analyse-Modus betrieben werden. In diesem Fall wird die Geometrie vorgegeben und Strömung, Leistung und Wirkungsgrad des Verdichter werden berechnet unter Verwendung der implementierten Verlust- und Minderumlenkungskorrelation folgender Profilfamilien:
  • NACA65 (nach NASA SP-36)
  • DCA (double circular arc) (nach NASA SP-36)
  • CDA (controlled diffusion airfoil) (selbstentwickelte Korrelation auf Basis der DCA Korrelation)
  • NACA63 (selbstangepasste NACA65 Korrelation für NACA63 Profile mit hoher Umlenkung wie sie in Vorleiträdern (IGVs) verwendet werden)
  • MCA (multi-circular arc) (nach Koch&Smith)

ACF2D Design Mode

Im Analyse-Modus von ACF2D wird die Schaufelgeometrie in Form von Geometrieparametern vorgegeben, so dass die Abströmbedingung jeder Schaufelreihe basierend auf den implementierten Totaldruckverlust- und Minderumlenkungskorrelationen bestimmt werden kann. Im Design-Modus wird die Abströmbedingung selbst durch die Benutzereingabe vorgeschrieben. Dadurch kann die gewünschte Strömungsbedingung der Lauf- und Leitschaufeln im Umfeld des gesamten Verdichters untersucht werden. Der Analyse-Modus und der Design-Modus können beliebig in einer Berechnung kombiniert werden, d. h. einige Reihen werden im Design-Modus berechnet und andere im Analyse-Modus.

Die Abströmbedingung kann vorgeschrieben werden durch

  • Profilverluste & relativen Abströmwinkel.
Die Abströmbedingungen können verschiedene geometrische Abhängigkeiten haben:
  • radiale Koordinate,
  • Span (relative Kanalhöhe) oder
  • Stromliniennummer
und auch aerodynamische Abhängigkeiten hinsichtlich relativer Eintritts-Machzahl und relativem Eintrittsströmungswinkel. Die erforderlichen 2D-Daten und entsprechende XML Dateien, die von ACF2D verwendet werden, können leicht mit dem B&B-AGEMA Tool PDEM (Performance Data Evaluation and Manipulation tool) erzeugt, untersucht und verändert werden. Die 2D-Daten werden durch 2D-Akima-Splines interpoliert.

Beispielrechnung eines 16 stufigen Gasturbinenverdichters in ACF2D:

Automatisierter Export der 3D Verdichtergeometrie aus ACF2D und Nachrechnung in CFD: