Turbinenaerodynamik

Forschungsziele

In diesem Forschungsschwerpunkt werden aktuelle Entwicklungen aus der Turbinenaerodynamik numerisch und experimentell adressiert, u.a. Profile für die schnelllaufende Niederdruckturbine, Hochdruckturbinenschaufeln mit fortschrittlicher Kühlung und verlustarme Sekundärströmungen in Turbinen. Für diese Untersuchungen steht ein konditionierter Gitterwindkanal zur Verfügung, der Geschwindigkeiten bis in den transsonischen Bereich und eine unabhängige Verstellung der Mach- und Reynoldszahl ermöglicht.

Aktuelle Forschungsvorhaben

Aktuell laufende Forschungsvorhaben befassen sich mit den folgenden Themen:

Robuste Gestaltung der Vorder- und Hinterkanten einer Niederdruckturbinenschaufel

Die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit moderner Turboflugtriebwerke hängt nicht nur von der rein technischen Effizienz seiner Komponenten ab, sondern auch von den Wartungskosten und der Langlebigkeit des Triebwerks. Vor diesem Hintergrund wird eine neue Generation Turbinenschaufeln entwickelt.

Mit multidisziplinären Ansätzen (CFD, …) werden die Vorder- und Hinterkante des Profils so optimiert, dass neben der aerodynamischen Leistung auch die mechanische Robustheit gesteigert wird.

Durch die aerodynamische Vermessung der neuen Geometrie im Hochgeschwindigkeits-Gitterwindkanal (HGK) des Instituts findet eine Datenfusion statt, die sowohl die Aussagegüte der Ergebnisse steigert als auch zur Verbesserung der numerischen und experimentellen Methoden genutzt wird.

 

Entwicklung einer neuen Messmethodik mit pneumatischen Sonden

Im Zusammenhang mit dem Projekt „TraNT“ wird eine Messmethodik zur transienten Durchführung von Druckmessungen mit pneumatischen Sonden entwickelt. Der dynamische Verzug durch das pneumatische System wird im Nachgang mathematisch korrigiert. Diese Methodik ermöglicht sowohl eine signifikante Reduktion der Messdauer als auch eine Erhöhung der Auflösung des traversierten Druckfelds.

Untersuchungen von transsonischen Turbinenschaufelgittern mit Kühlluftausblasung

Im Rahmen einer Kooperation mit Industriepartnern werden transsonische Turbinenschaufelgitter am universitätseigenen Hochgeschwindigkeits-Gitterwindkanal der UniBw experimentell untersucht. Wesentliche Untersuchungsmethoden sind dabei pneumatische Sondenmessungen, statische Oberflächendruckmessungen sowie optische Verfahren wie Particle Image Velocimetry (PIV) oder Schlierenmessungen zur detaillierten Ermittlung der Geschwindigkeitsfelder in ausgewählten Bereichen der Strömung.


Im Zusammenspiel mit numerischen Simulationen bieten diese Untersuchungen sehr gute Grundlagen zur Bewertung des Einflusses verschiedener geometrischer Designparameter, beispielsweise der Profilkontur oder der Schaufelteilung, oder auch des Einflusses der Kühlluft auf die Strömung und somit das Verlustverhalten der Turbine. Somit können möglichst optimale Konfigurationen für den jeweiligen gewünschten Anwendungsbereich der Turbinenstufe entwickelt werden.

 

 

Zugehörige Publikationen

Im Folgenden sind alle Publikationen aus dem Forschungsschwerpunkt "Turbinenaerodynamik" aufgelistet.