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TU Berlin

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SFB 1029 (TurbIn), B05

Lupe


Untersuchung der Auswirkung einer druckerhöhenden pulsierenden Verbrennung auf die Filmkühlungseffektivität von Turbinenschaufeln

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

Innerhalb des Teilprojektes B05 soll die Auswirkung einer pulsierenden, instationären Turbinenströmung, die durch die neuartigen Verbrennungskonzepte verursacht wird, auf die Filmkühlungseffektivität von Turbinenschaufeln untersucht werden. Das Hauptziel ist die Sicherstellung der Funktionsweise der Filmkühlung der Turbinenleiträder unter den geänderten Strömungsbedingungen, sowie das Aufzeigen von Möglichkeiten zur Reduktion des benötigten Sekundärluftbedarfs und somit der Möglichkeit einer weiteren Effizienzsteigerung der Gesamtmaschine.

Die Kühllufteinblasung baut einen gleichförmigen Kühlfilm entlang der Schaufeloberfläche auf. Dadurch wird nicht nur der direkte Kontakt der Schaufel mit dem Heißgas unterbunden, der Kühlfilm wirkt gleichzeitig als Wärmesenke, der die mittlere Temperatur innerhalb der Grenzschicht absenkt. Bei optimaler Filmkühlung bildet sich ein zusammenhängender Kühlfilm mit ausreichendem Kühlpotential über die gesamte Schaufeloberfläche. Bei defektem oder unzureichendem Kühlfilm führt die thermische Belastung innerhalb kürzester Zeit zu einer Beschädigung und/oder der Zerstörung der Schaufel. Daher wird in diesem Projekt untersucht, wie sich die Druck- und Geschwindigkeitsschwankungen auf das lokale Strömungsfeld des Kühlungsfilms auswirken.

Zunächst werden in einem instationären Niedergeschwindigkeitskanal Grundlagenversuche zur Beeinflussung des Kühlfilms durch die Druckschwankungen durchgeführt. Die Größe des Versuchsträgers erlaubt hierbei eine sehr gute zeitliche und räumliche Auflösung dieses Einflusses.

Die weiterführenden Experimente werden am Heiß-Akustik-Teststand (HAT) durchgeführt. Im Fokus stehen hierbei die Untersuchungen zur Auswirkung der Druckschwankungen auf den Kühlfilm unter hohen Temperaturen.


Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Alexander Heinrich

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Kontakt

Dipl.-Ing. Alexander Heinrich
Tel. +49 (0)30 314-26919
Institut für Luft- und Raumfahrt
Raum F 003

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