Instationäre Kühlung

In den Fokus der Betrachtung und Bewertung von Kühlkonzepten gerät zunehmend deren instationäres Verhalten. In der Systemwirkung können gezielt genutzte instationäre Effekte die Effizienz der Gasturbine oder des Flugzeugtriebwerks erhöhen. Am Fachgebiet Gasturbinen, Luft- und Raumfahrtantriebe werden daher für verschiedene Turbinenkomponenten innovative Konzepte untersucht, die durch ausgeprägte Strömungsinstationaritäten zu erhöhten Wärmeübergängen führen.

  • Numerisch:
    • Large-Eddy-Simulationen
    • Skalenadaptive Simulationen
  • Experimentell:
    • Hochinstationäre Messtechnik
    • Wärmeübergangssensoren
    • LDA

Pulsierende Prallkühlung im Turbinengehäuse:

(LuFo IV – Call 3 & AG Turbo 2020)

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens werden Applikationsmöglichkeiten der periodisch instationären Prallkühlung im Turbinengehäuse untersucht. Als zielführend und technologisch umsetzbar wurde ein Konzept identifiziert, bei dem in kleinen Gehäusekavitäten Strahlpulsationen durch das periodisch fluktuierende Druckfeld der rotierenden Turbinenbeschaufelung angeregt werden. Auf der Basis analytischer Überlegungen sowie numerischer Strömungssimulationen wurden geeignete Gehäusekonfigurationen entworfen und bewertet. In einer experimentellen Studie wurde schließlich die Parametersensitivität der vielversprechendsten Konfigurationen untersucht. Die Ergebnisse dieser verschiedenen methodischen Ansätze zeichnen ein umfassendes Bild zur Bewertung des Potenzials dieser Kühlmethode. Ziel des Vorhabens ist es, die wesentlichen gestalterischen Parameter herauszuarbeiten und Auslegungskriterien für die Umsetzung dieser fortschrittlichen Technologie zu formulieren.