TY - CHAP U1 - Buchbeitrag A1 - Lattner, Yannick A1 - Geller, Marius A1 - Kluck, Norbert T1 - Generierung und Parametrisierung von Radialverdichterkennlinien auf Basis neuronaler Netze T2 - NAFEMS DACH Regionalkonferenz - Conference Proceedings N2 - Die Optimierung von Radialverdichtern in Hinblick auf Ressourceneffizienz nimmt heutzutage einen immer größeren Stellenwert ein. Die kennlinien- und auch kennfeldbasierte Optimierung löst dabei die betriebspunktbasierte Optimierung von Radialverdichterlaufrädern immer mehr ab. Moderne komplexe numerische Simulationstools zur Strömungsanalyse und Softwaretools aus dem Bereich der Optimierung auf Basis von Design-of-Experiments (DoE) werden in immer größerem Maße in den Prozess eingebunden. Die sich in den letzten Jahren weiterentwickelte Hardware erlaubt zusätzlich immer komplexere Rechenmodelle in immer kürzerer Zeit zu bearbeiten. Die vorliegende Arbeit befasst sich genau mit diesem Thema. Ausgangspunkt des Optimierungsprozesses sind eine Vielzahl von zufällig generierten Maschinendesigns, die unter Einhaltung von strömungsabhängigen und maschinenabhängigen Kennzahlen automatisch erstellt wurden. Die im weiteren Prozessablauf gestalteten Simulationen der einzelnen Designs, die aufgrund der Bauweise und der Struktur ihrer Kennfelder grob unterschiedliche Konvergenzen und Abbruchkriterien (Pump- und Schluckgrenze) aufweisen, sind durch speziell implementierte physikbasierte Indikatoren ausfallsicher handhabbar. Die detaillierten, aber unterschiedlichen Kennlinien des Wirkungsgrades und des Druckverhältnisses in Abhängigkeit vom Massenstrom der einzelnen Simulationen sind zur weiteren Verwendung in der Optimierungsphase mithilfe von neuronalen Netzen trainiert worden. Der Aufbau des Metamodells zur eigentlichen Optimierung ist gekennzeichnet durch die Reduktion der vorhandenen Parameter unter Verwendung von Bézier-Splines, was in der vorliegenden Arbeit zu einer Reduzierung auf insgesamt lediglich 13 Parameter für beide betrachteten Kennlinien und ihre signifikanten Punkte führt. In der nachfolgenden Optimierung kann das Metamodell zur Identifikation eines Designs mit anwenderspezifischen Zielen und Randbedingungen für Kennlinienbreite, Druckverhältnisbereich und Wirkungsgrad genutzt werden. Für dieses Optimal-Design kann anschließend ohne weitere Simulationen die Kennlinie mit Bézier-Splines approximiert werden. Der Anwender ist somit in der Lage, bei der Optimierung von Radialverdichtern sowohl den Betriebspunkt als auch die Kennliniencharakteristika wie Pump- und Schluckgrenze sowie Druckverhältnisse jenseits des Betriebspunktes zu erfassen und so zusätzliche Designevaluationen und Iterationsschleifen zu vermeiden. Y1 - 2022 SN - 978-1-910643-86-0 SB - 978-1-910643-86-0 N1 - Konferenzdatum: 4.-6. Oktober 2022 Konferenzort: Bamberg Veranstalter: NAFEMS Deutschland, Österreich, Schweiz GmbH VL - 2022 SP - 287 EP - 292 S1 - 6 ER - TY - JOUR U1 - Zeitschriftenartikel, wissenschaftlich - nicht begutachtet (unreviewed) A1 - Lattner, Yannick A1 - Geller, Marius A1 - Kluck, Norbert T1 - Efficiency Approximation of Centrifugal Compressors in the Cordier Diagram N2 - We present a simulation data-based efficiency approximation for radial turbocompressors, which is implemented in the well-known Cordier diagram. A sophisticated CAE workflow is used to calculate the operational characteristics of 50 machine designs with 50 impeller geometry variations each. A Kriging-based surrogate model is trained to approximate the efficiency of any machine designs' best geometry design. The models are implemented into a machine design workflow. As a result, duty-specific Cordier lines are introduced. They are automatically generated for a set of machine design parameters. The efficiency of the designs along the duty-specific Cordier lines is approximated. Using optimization techniques, an optimal compressor design for the given duty on every specific Cordier line may be identified. This highly increases the amount of information available in the early design stages for radial turbocompressors. KW - CENTRIFUGAL COMPRESSOR, CORDIER DIAGRAM, CFD, METAMODELING, DESIGN OF EXPERIMENTS Y1 - 2023 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-33661 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3366 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3366 SP - 12 S1 - 12 ER - TY - JOUR U1 - Zeitschriftenartikel, wissenschaftlich - begutachtet (reviewed) A1 - Lattner, Yannick A1 - Geller, Marius T1 - Radial Turbocompressor Chord Length Approximation for the Reynold's Number Calculation N2 - We present an approximation model for the chord length of radial turbocompressors. The model enables the calculation of a compressor's chord Reynold's number during the machine design process. The chord Reynold's number is shown to be the most accurate representation of the fluid dynamic properties inside the radial turbocompressor's impeller. It — however — requires the computation of the chord length, which is only available after defining the final impeller geometry. The method presenting in this paper only employs the compressors principal dimensions to approximate the chord length. The chord is modelled using a Bézier spline and quarter ellipse. This enables the earlier use of the chord Reynold's number during the machine design process of radial turbocompressors. KW - Strömungsmaschine , Reynolds-Zahl KW - Radial turbocompressors KW - Reynold's number KW - Turbomachinery KW - Design methods Y1 - 2023 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-33351 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3335 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3335 ER -