Freiform-Schaufeln besitzen alle Freiheitsgrade, so dass die Skelettlinien aller Schaufelprofile direkt verändert werden können.

Bei 2D-Schaufeln und Radialfaserschaufeln kann nur die Skelettlinie der Tragscheibe in ihrer Form beeinflusst werden, alle übrigen Skelettlinien werden durch die Zwangsbedingungen der Schaufelform automatisch entsprechend der Tragscheiben-Skelettlinie berechnet.

 

Die Darstellung der Skelettlinien erfolgt im Normalfall mit einem Bezierpolynom 3. Grades. Randbedingungen (Tabelle Constraints) sind:

 

Der Startwinkel φ0 definiert den Startpunkt der Skelettlinien. Der absolute Wert spielt keine Rolle, nur die Lage der einzelnen Skelettlinien zueinander kann beeinflusst werden. Haben alle Skelettlinien denselben Startpunkt, so beginnt die Eintrittskante auf allen Schnitten bei derselben Winkelposition (radiale Eintrittskante). Unter Leading edge points kann gewählt werden, ob die Position der Punkte 0 der einzelnen Skelettlinien konstant (Constant), linear (Linear) oder vollkommen frei positionierbar (User defined) ist.

 

Der Umschlingungswinkel Δφ kann für Innen- (Tragscheibe) und Außenschnitt (Deckscheibe) zahlenmäßig vorgegeben werden, dazwischen wird linear interpoliert.

Um eine stetige Veränderung der Spuren und damit der Schaufelfläche quer zur Strömungsrichtung zu erzwingen, werden die zusammengehörigen Punkte eines jeden Schnittes durch eine Verbindungsgerade linear gekoppelt (Coupled linear). Wird diese Option deaktiviert, so können die einzelnen Skelettlinien inklusive der einzelnen Umschlingungswinkel Δφ vollkommen unabhängig voneinander verändert werden.

 

 

Nach dem automatischen Erstentwurf ist der Punkt 0 (Eintrittskante) für alle Schnitte durch den Umschlingungswinkel und die Meridiankoordinate m=0 festgelegt, der Punkt 3 durch die Meridiankoordinate der Austrittskante (dm) für den jeweiligen Schnitt und t=0.

 

Im Fall von Zwischenschaufeln (Splitter blades) hängen die zur Verfügung stehenden Gestaltungsmöglichkeiten davon ab, ob eine Verlinkung zwischen Haupt- und Zwischenschaufel in den Blade properties aktiviert wurde. Ist dort Splitter blade linked to Main blade aktiviert worden, so entspricht die Zwischenschaufel einer verkürzten Hauptschaufel. Die Winkel ergeben sich automatisch durch die Werte der Hauptschaufel auf den Radien, ebenso die Umschlingung. In jedem Fall kann die relative Startposition der Schaufel zwischen den benachbarten Hauptschaufeln verändert werden. Sie ist jedoch nicht benutzerdefiniert änderbar wie der Startwinkel φ0.

 

Falls keine Kopplung zwischen Haupt- und Zwischenschaufeln gewählt wurde  sind die Zwischenschaufeln frei gestaltbar.

 

Die m-t-Darstellung der Zwischenschaufeln erfolgt auf einer extra Registerkarte (Splitter blade (m-t)). Zusätzlich werden die Haupt- bzw. Zwischenschaufeln in der m-t-Darstellung der jeweils anderen angezeigt um die Abstände zu visualisieren. Standardmäßig werden sie ihrer m-Koordinate nach immer relativ zueinander positioniert. Dies kann unter Display options durch Auswahl der Splitter to main position (m-t) geändert werden.

 

Im Fall der Turbine sind die Verhältnisse umgedreht: Die Eintrittskante befindet sich bei großen Meridiankoordinaten, die Austrittskante bei Null.

 

Der Umschlingungswinkel Δφ ist anfangs für alle Schnitte gleich groß, kann jedoch frei gewählt werden. Der Umschlingungswinkel beeinflusst in starkem Maße den Verlauf des Schaufelwinkels βB entlang der Skelettlinien.

Die beiden mittleren Punkte 1 und 2 müssen auf einer Geraden mit einem Winkel von βB1 bzw. βB2 zur Horizontalen liegen, um den Randbedingungen zu genügen: tan β = dm/dt

Beim automatischen Erstentwurf liegen die Punkte 2 bei 1/4 des Umschlingungswinkels, die Punkte 1 bei 3/4.

 

Die einzelnen Skelettlinien können unabhängig voneinander gestaltet werden. Ist die lineare Kopplung (Coupled linear) aktiv, so kann die Verbindungsgerade verschoben und gedreht werden. Die Bezierpunkte der einzelnen Ske­lettlinien werden dementsprechend verschoben und damit alle Profile gleichmäßig verändert. Wird ein Punkt der inneren Schnitte ausgewählt, so kann die gesamte Verbindungsgerade verschoben werden. Wird hin­gegen ein Punkt des Innen- oder Außenschnitts ausgewählt, so kann dieser auf der jeweiligen Geraden, die durch βB1 bzw. βB2 festgelegt ist, verschoben werden (Drehung der Verbindungsgeraden). Die Punkte 0 und 3 können nur horizontal verschoben werden (m=konst.). Bei den Punkten 3 kann dies interaktiv geschehen (Verschieben oder Schräg­stellen der Austrittskante), bei den Punkten 0 (Eintrittskante) nur durch Verändern des jeweiligen Startwinkel in der Tabelle Constraints.

Durch das Aktivieren von Central Bezier point wird je Skelettlinie ein zentraler, frei beweglicher Stützpunkt hinzugefügt, so dass die Darstellung der Skelettlinien dann mit einem Bezierpolynom 4. Grades erfolgt. Dadurch werden die Gestaltungsmöglichkeiten erhöht.

 

Im Bereich Blade angles sind zur Information die Schaufelwinkel βB1, βB2 (siehe Schaufel-Eigenschaften) und die Winkel in der x,y-Ebene (Frontalansicht) βB1,xy, βB2,xy angegeben.

Im Bereich Blade information sind die Überlappung benachbarter Schaufeln φB und der Incidence-Winkel i (siehe Schaufel-Eigenschaften) angegeben.

 

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