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TU Berlin

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SONDERFORSCHUNGSBEREICH 1029 (TurbIn), B01 [1]

Ringgitter Prüfstand
Ringgitter Prüfstand im TurboLab des Fachgebietes Luftfahrtantriebe
Lupe [2]

Aktive Strömungskontrolle an einem Statorgitter bei periodisch-instationären Randbedingungen

Das Forschungsvorhaben stellt ein Teilprojekt innerhalb des Sonderforschungsbereichs 1029 TurbIn [3] - Signifikante Wirkungsgradsteigerung durch gezielte, interagierende Verbrennungs- und Strömungsinstationaritäten in Gasturbinen dar.

Maßgebliches Ziel des Teilprojektes (TP) ist es, mittels aktiver Strömungskontrolle an einer Verdichterstufe die Strömung so zu modifizieren, dass sie den Anforderungen der periodisch instationären Randbedingungen aufgrund der druckerhöhenden Verbrennungskonzepte genügt. Druckerhöhende Verbrennungskonzepte bringen zusätzliche instationäre Druckschwankungen in das Strömungsfeld ein, die in ihrer Folge, insbesondere auf den Statorschaufeln einer Verdichterstufe, Ablösungserscheinungen begünstigen. Bei den in diesem TP untersuchten Verdichterprofilen handelt es sich um charakteristische industrierelevante Geometrien, wie sie beispielsweise in den mittleren Stufen eines zukünftigen Hochdruckverdichters eingesetzt werden können.

Generell wird festgestellt, dass sich im Ringgitter am Schaufel-Wand-Übergang starke dreidimensionale Sekundärströmungen ausbilden. Diese sind aufgrund der höheren Belastung nabenseitig stärker ausgeprägt als auf der Gehäuseseite. Zur Weiterentwicklung der Aktuations- und Regelungskonzepte der ersten Förderperiode wird dieses asymmetrische Strömungsfeld in der Niedergeschwindigkeits-Linearkaskade mit Hilfe einer konturierten Wand nachgebildet.

Am Niedergeschwindigkeits-Ringgitter wird zur Entlastung des Nabenbereiches eine 3D-optimierte Statorbeschaufelung entwickelt, die einen besseren Angriffspunkt für die aktive Strömungskontrolle bietet. Neben der periodischen Androsselung aufgrund der druckerhöhenden Verbrennungskonzepte wird der Einfluss der Rotor-Stator-Interaktion auf die aktive Strömungskontrolle untersucht. Darüber hinaus wird die im TP B06 [4] entwickelte Hinterkantenausblasung auf das Niedergeschwindigkeits-Ringgitter übertragen und in Kombination mit der Seitenwandausblasung erprobt. Des Weiteren werden experimentelle und numerische Untersuchungen unterschiedlicher Konzepte einer Piezo-adaptiven Schaufel an der modifizierten Niedergeschwindigkeits-Linearkaskade validiert und verifiziert. Die Erkenntnisse aus der Niedergeschwindigkeits-Linearkaskade dienen zur Konzepterstellung und Konstruktion einer Messstrecke für das Niedergeschwindigkeits-Ringgitter. Diese Messstrecke soll Untersuchungen mit einer geeigneten piezoadaptiven Schaufel in einer instationären Ringraumströmung ermöglichen.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Jan Mihalyovics [5]
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Christian Brück [6]

Poster_Begutachtung 2te-Phase_SFB_B01 [7] (2016)

Poster_Begutachtung 3te-Phase_SFB_B01 [8] (2020)

Poster_Begutachtung 3te-Phase_SFB_B01 [9] (3D Ringgitter | 2020)

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Referenzen

  • 3D Profile Design and Optimization of a Rotor for a Low Speed Axial Compressor Wind Tunnel
    J. Mihalyovics [10], J. Gambel [11], D. Peitsch [12]
    Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2019,
    Darmstadt, Germany, September 30 - October 02, 2019, DocumentID: 490163,
    https://doi.org/10.25967/490163 [13] .
  • Numerical and Experimental Investigations for Super Sonic Active Flow Control in the Transonic Mach Regime
    C. Ebert [14], J. Mihalyovics [15], M. Staats [16], D. Peitsch [17], J. Weiss [18]
    Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2019,
    Darmstadt, Germany, September 30 - October 02, 2019, DocumentID: 490165,
    https://doi.org/10.25967/490165 [19] .
  • A Qualitative Comparison of Unsteady Operated Compressor Stator Cascades with Active Flow Control
    M. Staats [20], J. Mihalyovics [21], D. Peitsch [22]
    Active Flow and Combustion Control 2018,
    Berlin, Germany, September 19-21, 2018,
    https://doi.org/10.1007/978-3-319-98177-2_6 [23] .
  • Aerodynamic and Experimental Investigations on Optimized 3D Compressor Airfoils
    J. Mihalyovics [24], C. Brück [25], M. Meyer, I. Vasilopoulos, D. Peitsch [26]
    ASME Turbo Expo 2018,
    Oslo, Norway, June 11-15, 2018, GT2018-76826,
    https://doi.org/10.1115/GT2018-76826 [27] .
  • Experimental Investigations on Highly Loaded Compressor Airfoils with Different Active Flow Control Parameters
    C. Brück [28], J. Mihalyovics [29], D. Peitsch [30]
    Global Power and Propulsion Society Forum Montreal 2018,
    Montreal, Canada, May 7-9, 2017, GPPS-2018-54,
    https://doi.org/10.5281/zenodo.1343489 [31] .
  • Experimental Investigations on Highly Loaded Compressor Airfoils with Active Flow Control under Non-Steady Flow Conditions in a 3D-Annular Low-Speed Cascade
    C. Brück [32], C. Tiedemann, D. Peitsch [33]
    ASME Turbo Expo 2016,
    Seoul, South Korea, June 13-17, 2016, GT2016-56891,
    https://doi.org/10.1115/GT2016-56891 [34] .

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Kontakt

Dipl.-Ing. Jan Mihalyovics
Tel. +49 (0)30 314-29481
Institut für Luft- und Raumfahrt
Raum F 013
E-Mail-Anfrage [35]
Webseite [36]

SFB1029 | B01

Aktive Strömungskon-
trolle an Stator-
gittern bei periodisch
-instationären Rand-
bedingungen.

  • SFB1029: B01 [37]
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