J. Müller, T. Glasenapp, M. Fraas, A. Schulz, H.-J. Bauer

Eine Maßnahme zur Steigerung des Wirkungsgrades von Gasturbinen ist eine effizientere Kühlung der Turbinenschaufeloberfläche. Als Kühlverfahren hat sich dabei die Filmkühlung bewährt. Zur Untersuchung der Einflussfaktoren auf die Filmkühlung wurde am Institut für Thermische Strömungsmaschinen (ITS) ein Prüfstand aufgebaut. Ziel dieser Arbeit ist es, eine Routine zur Datenauswertung an diesen Prüfstand anzupassen, weiterzuentwickeln und bei Messungen anzuwenden. Die Routine umfasst die Verarbeitung der Rohmessdaten bis hin zu lokalen Temperatur- und Wärmestromverteilungen. Diese werden anschließend mittels Superpositionsprinzip der Filmkühlung ausgewertet, um stromab der Filmkühlbohrungen Verteilungen für adiabate Filmkühleffektivität und Wärmeübergangskoeffizienten zu bestimmen. Bei der Durchführung der Versuche werden Ausblaserate, Turbulenzgrad der Heißgasströmung sowie der laterale Abstand der Filmkühlbohrungen variiert. Als Kühlluftbohrung wird eine sogenannte 10-10-10° laidback fan-shaped Filmkühlbohrung verwendet. Die Messdaten werden mit Hilfe der neu implementierten Routine ausgewertet. Zunächst wird der konvektive Wärmeübergang ohne Filmkühlung bestimmt und mit einer Korrelation verglichen. In den meisten Bereichen wird eine sehr gute qualitative und quantitative Übereinstimmung erzielt. Anschließend folgt eine Diskussion der Messergebnisse mit Filmkühlung. Die Steigerung der Ausblaserate führt für alle untersuchten Fälle zu einer verbesserten Kühlwirkung. Eine Verringerung des Bohrungsabstandes führt zu einem Zusammenwachsen der Filmkühlstrahlen und einer verbesserten Filmkühlwirkung. Die beobachteten Zusammenhänge decken sich mit bisherigen Erkenntnissen. Ein Vergleich der im Experiment bestimmten Filmkühleffektivitäten mit Werten von Schroeder und Thole (2014), die eine ähnliche Kühlluftbohrung untersucht haben, zeigt eine gute qualitative Übereinstimmung.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2018, Friedrichshafen

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2018

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 10 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2018100815410274317319

10.25967/480318

Nachwuchspreis, Filmkühlung

Download - Bitte beachten Sie die Nutzungsbedingungen dieses Dokuments: CC BY-NC-ND 4.0OPEN ACCESS

Müller, J.; Glasenapp, T.; et al. (2018): Weiterentwicklung einer MATLAB®-Auswerteroutine zur Ermittlung der Filmkühlgrößen für eine konturierte Bohrung. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Obert e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/480318. urn:nbn:de:101:1-2018100815410274317319.

08.10.2018