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TU Berlin

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Teilprojekt AP 4.2.2 des Verbundvorhabens DoEfS –     Digitally Optimised Engineering for Services

Investigation of the influence of aerofoil deterioration on performance parameters of a compressor using CFD

Die Schaufelreihen von Verdichtern in Luftfahrtstrahltriebwerken unterliegen während ihres Lebenszyklus im Betrieb zahlreichen Umwelteinflüssen. Diese Einflüsse können an den Leit- und Laufradschaufeln Schäden und Alterungserscheinungen verursachen, welche in Art und Umfang sehr vielfältig sind. Ihre Folgen können sich in der Verringerung des Pumpgrenzabstandes sowie der Senkung des Verdichterwirkungsgrades äußern.

Derzeit existieren keine Modelle, welche Schadens- und Alterungseffekte in Turbomaschinen auf Komponentenebene mit ausreichender Genauigkeit und Zuverlässigkeit abbilden können. Die entsprechenden Vorhersagen basieren demnach auf unzureichenden statistischen Informationen, deren Aussagekraft für veränderliche Auslegungsaspekte und Betriebsumgebungen zweifelhaft ist. Daher besteht erhebliches Optimierungspotenzial beim Ressourceneinsatz in der Instandhaltung von Triebwerken. Diese Wissenslücke soll im vorliegenden Projekt durch den Einsatz numerischer Strömungssimulationen und daraus abgeleiteten Korrelationen geschlossen werden.

Hierzu werden von Rolls-Royce Deutschland unterschiedliche repräsentative Alterungseffekte in Form von Rauheitsänderungen auf verschiedenen Oberflächen sowie Spaltvariationen übergeben. Die Rauheiten werden in unterschiedlicher Ausprägung auf verschiedene Oberflächen des Verdichters aufgeprägt. Die Untersuchung erfolgt mittels dreidimensionaler Strömungssimulationen eines mehrstufigen Verdichters.

Aus der entstandenen umfangreichen Datenbasis sollen Modelle und Korrelationen abgeleitet werden, die eine zuverlässige Abschätzung der Sensitivitäten von zentralen Leistungsgrößen von Turboverdichtern bezüglich der untersuchten Geometrievariationen ermöglichen.

Damit trägt das Teilprojekt zur Steigerung der Betriebssicherheit durch die verbesserte Vorhersage der stufenweisen Pumpgrenzverschiebung bei Komponentenalterung und -beschädigung bei. Die erlangten Erkenntnisse bieten die Grundlage für optimale Entscheidungen hinsichtlich des Ressourceneinsatzes und der Bauteillebensdauer in der Triebwerksinstandhaltung.

Ansprechpartner: M.Sc. Sven Nottrott

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Kontakt

M.Sc. Sven Nottrott
Tel. +49 (0)30 314-25008
Institut für Luft- und Raumfahrt
Raum F 004

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