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Betriebspunktabhängige Kühlluftführung für Gasturbinen
Zitatschlüssel 2016_woelki_absbe
Autor Woelki, D. and Peitsch, D.
Jahr 2016
DOI 10.2314/GBV:874374596
Ort Berlin
Journal Abschlussbericht : Verbundprojekt: AG Turbo 2020 : Vorhaben-Nr.: 3.1.4 : Zeitraum: 01.09.2012-29.02.2016
Monat 08
Notiz Technische Universität Berlin:
D. Woelki, D. Peitsch
Schule Technische Universität Berlin
Zusammenfassung In diesem Bericht werden die Arbeiten und Ergebnisse des Vorhabens AG Turbo 2020 3.1.4 „Betriebspunktabhängige Kühlluftführung für Gasturbinen“ dargestellt. Ziel des Projekts war die Erstellung einer Methodik, die die numerische Bewertung von flexiblen Sekundärluftsystemen hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf Ebene des Gesamtsystems Gasturbine ermöglicht. Die Methode basiert auf der Verknüpfung eines detaillierten Netzwerkmodells des Sekundärluftsystems mit einem Leistungsrechnungsmodell, das die Gasturbine auf der Gesamtsystemebene repräsentiert. Der hierfür vorgeschlagene Workflow resultiert in einem gekoppelten Modell, das zusätzliche Schnittstellenmodelle sowie Modelle zur Berücksichtigung thermischer Effekte und Sekundärverluste beinhaltet. Zur Umsetzung dieses Ansatzes in der Simulation wird eine neu entwickelte, generische Simulationsumgebung beschrieben. Diese ermöglicht die Zuschaltung weiterer Modelle, die u. a. zur Auswertung resultierender Schaufeltemperaturen oder zur Bewertung des Heißgaseinzugs in den Scheibeninnenraum geeignet sind. Das in diesem Bericht präsentierte gekoppelte Modell bildet ein Flugtriebwerk ab, das für Langstreckenflüge konzipiert ist. Die Untersuchung von Betriebspunkten verschiedener Leistungsstufen zeigt, dass insbesondere für niedrige Schubanforderungen und niedrige Umgebungstemperaturen ein zum Teil deutliches Reduktionspotenzial an Sekundärluft existiert. Die Ausnutzung entsprechender Margen in Form einer betriebspunktabhängigen Kühlluftführungen kann in Folge zu einer Reduzierung des auf die Mission bezogenen spezifischen Brennstoffverbrauchs führen. Das Potenzial zur Brennstoffeinsparung ist dabei stark davon abhängig, welche Sekundärluftmassenströme reduziert werden. Zur Umsetzung einer betriebspunktabhängigen Kühlluftführung in Luftfahrtantrieben werden ausgewählte Fluidics vorgeschlagen und hierfür geeignete Einbaupositionen identifiziert. Die numerischen Untersuchungen an einem Fluidic mittels CFD zeigen, welches Potenzial zur betriebspunktabhängigen Drosselung von Sekundärluftmassenströmen vorhanden sind und unter welchen Randbedingungen eine Auswahl von Steuerdrücken zu treffen ist.
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