AG TURBO COOREFlex-Turbo 3.1.2 – Aerothermische Brennkammer-Turbine-Interaktion: Rotornabe
Ziel des Vorhabens ist die experimentelle Untersuchung des Wärmeeintrags im Nabenbereich von Hochdruckrotorpassagen. Die strömungsmechanischen und thermodynamischen Phänomene in diesem Bereich einer Gasturbine sind äußerst komplex. Die mechanischen und thermischen Anforderungen an die dortigen Bauteile sind von entscheidender Bedeutung für den sicheren und dauerhaften Betrieb von stationären Gasturbinen und Flugtriebwerken. Um die Anforderungen bezüglich der genannten Belastungen der ersten Hochdruckturbinenstufe zu erfüllen, kommen aufwändige Kühl- und Schutzmechanismen zum Einsatz. Hierzu gehört auch das Verhindern von Heißgaseintritt in Kavitäten, welche sich funktionsbedingt nabenseitig zwischen den Stator- und Rotorplattformen befinden. Zum Absperren dieser Kavitäten wird dem Verdichter zuvor entnommene Luft verwendet, welche durch das Sekundärluftsystem der Gasturbine in die Kavität eingeleitet und daraufhin diese durch einen Spalt in Richtung der nabenseitigen Endwand der Passage verlässt. Die Vermischung von Sperrluft und Hauptstrom führt zu Verlusten und verändert das Strömungs- und Temperaturprofil im Nabenbereich der Turbinenpassage, was zu einer Veränderung der verlustbehafteten Sekundärströmungen führt. Beide Phänomene beeinflussen den Turbinenwirkungsgrad negativ.
Industriepartner in diesem Vorhaben ist GE Power. Das Projekt wird unter Beteiligung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie im Forschungsverbund der AG Turbo finanziert.
AG TURBO COOREFlex-Turbo 3.1.1 – Brennkammer-Turbine-Interaktion: Kühleffektivität und Aerodynamik im Blattspitzenbereich
Das Vorhaben befasst sich mit der Untersuchung der Turbinensektion hinsichtlich der Auswirkungen des Einsatzes moderner Brennkammerkonzepte auf den Aerodynamik und Kühleffektivität im Bereich der Rotorspitze der ersten Laufschaufelreihe. Dadurch soll die Schnittstelle zwischen Brennkammer und Turbine optimiert werden. Ziel ist es insbesondere, durch effizienteren Kühllufteinsatz den Gesamtwirkungsgrad und die Standzeit der Turbinenkomponenten zu erhöhen sowie höhere Turbineneintrittstemperaturen zu erreichen.
Industriepartner in diesem Vorhaben sind Rolls-Royce Deutschland sowie Ansaldo Energia. Das Projekt wird unter Beteiligung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie im Forschungsverbund der AG Turbo finanziert.
AG TURBO 2020 3.2.5 – Aerothermische Brennkammer-Turbine-Interaktion
Inhalt dieses Forschungsvorhabens ist die Untersuchung von Wärmeübergang und Filmkühleffektivität auf der nabenseitigen Endwand der ersten Statorschaufelreihe (NGV). Dabei soll auf den Einfluss der drallbehafteten Brennkammerströmung sowie unterschiedlicher Kühllufteinblasung (Rear Inner Discharge Nozzle, RIDN) an Hand einer skalierten Hochdruckturbinenbeschaufelung untersucht werden. Weiterhin soll die Filmkühleffektivität auf der Oberfläche der Statorschaufeln untersucht werden. Für dieses Forschungsvorhaben wird neben dem Einsatz thermischer Messtechnik ein neues Turbinengehäuse konstruiert, dass umfassende physikalische und optische Zugangsmöglichkeiten zum Messstrecke bietet.
Ziel der Projekte ist es, durch ein besseres Verständnis der Auswirkungen von Magerbrennkammern für die Auslegung zukünftiger Hochdruckturbinen Entwurfsrichtlinien zu ermitteln und somit die Effizienz des Gesamttriebwerks zu steigern.
Industriepartner in diesem Vorhaben sind Rolls-Royce Deutschland sowie Ansaldo Energia. Das Projekt wird unter Beteiligung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie im Forschungsverbund der AG Turbo finanziert.
AG TURBO 2020 3.2.1A – Aerodynamische Brennkammer-Turbine-Interaktion
Im Rahmen des Vorhabens AG Turbo 2020 3.2.1A wird die Aerodynamik der Hochdruckturbine unter Einwirkung der stark drallbehafteten Strömung am Austritt einer modernen Magerbrennkammer untersucht. Hierbei stehen insbesondere die Effekte der Drallströmung auf den Verlauf der RIDN-Kühlluft (Rear Inner Discharge Nozzle), sowie auf die Profil- und Passagenaerodynamik der ersten Statorschaufelreihe (Nozzle Guide Vane – NGV) im Fokus der Untersuchungen.
Für die Messungen wird der Prüfstand um ein Brennkammermodul erweitert, welches ein typisches Strömungsprofil am Turbineneintritt generiert. Dieses Brennkammermodul bietet neben der einfachen Variation der Drallkonfiguration auch optische und physikalische Zugänglichkeiten, sowie Schnittstellen für vielfältige Messtechnik. Zusätzlich wird ein Modul zur Realisierung der nabenseitigen Kühllufteinblasung implementiert, welches ebenfalls eine Variation der Parameter (Geometrie, Massenstrom, etc.) ermöglicht.
Industriepartner in diesem Vorhaben ist Rolls-Royce Deutschland. Das Projekt wird unter Beteiligung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie im Forschungsverbund der AG Turbo finanziert.
