Charakterisierung der Verluste in Vordralldüsensystemen
Wege zu erhöhter Kühleffektivität in Gasturbinen
Cyrille Jerome Bricaud
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Cyrille Jerome Bricaud, Charakterisierung der Verluste in Vordralldüsensystemen (2014), Logos Verlag, Berlin, ISBN: 9783832595692
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Beschreibung / Abstract
Die vorliegende Dissertation stellt experimentelle Untersuchungen der Strömung und des Wärmeübergangs in sog. Vordralldüsensystemen vor, mit denen die Kühlluft des Sekundärluftsystems von Gasturbinen den gekühlten Laufschaufeln zugeführt wird. Aufgrund der Komplexität der Strömung, der schwer zugänglichen Messvolumina sowie der hohen Rotor- und Strömungsgeschwindigkeiten ergaben sich außerordentlich hohe messtechnische Anforderungen. Mit Unterstützung von numerischen Berechnungen dienen die Messdaten insbesondere zur Charakterisierung der Totaldruck- und Drehimpulsverluste sowie der resultierenden Temperaturprofile der Kühlluft. Die Korrelationen der Messergebnisse mit den konstruktiven Parametern zeigen die Effizienz aktueller Konfigurationen und Möglichkeiten zur Erhöhung der für Weiterentwicklungen entscheidenden Kühleffektivität auf.
Inhaltsverzeichnis
- BEGINN
- 1 Einführung
- 2 Vorgehensweise
- 3 Analyse des Vordrall-Kühlluftsystems
- 3.1 Kühlluftzufuhr zu rotierenden Schaufeln - Gestaltung und Grundprinzipien
- 3.2 Quantifizierung der Strömungsverluste: Kenntnisstand
- 4 Experimenteller Aufbau und Messverfahren
- 4.1 Parametervariation
- 4.2 Vordralldüsenprüfstand
- 4.3 Luftversorgung
- 4.4 Auswahl der Messgrößen
- 4.5 Bereitstellung der Instrumentierung
- 4.6 Gesamte Messwerterfassung
- 4.7 Ausgewählte Parameter für die PIV-Auswertung
- 4.8 Verfahren zur Ermittlung der Wärmeübergangszahlen
- 4.9 Messgenauigkeit relevanter Größen
- 5 Aussagekraft der numerischen Strömungsberechnungen
- 5.1 Vorgehensweise bei den numerischen Untersuchungen
- 5.2 Voraussage des Strömungsfeldes
- 5.3 Überprüfung der numerischen Ansätze mit experimentellen Vergleichsdaten
- 5.4 Grenzen der gewählten numerischen Verfahren
- 6 Messergebnisse und Berechnungsansätze
- 6.1 Durchfluss-Charakteristiken der Vordrall-Kühlluftsysteme
- 6.2 Vordrall und Kühllufttemperatur
- 6.3 Wärmeübergang am Rotor
- 7 Bewertung der Gesamteffizienz
- 7.1 Charakteristische Druck- und Temperaturkennfelder
- 7.2 Definition und Kennlinien des Wirkungsgrades ηp 3
- 7.3 Potenzielle Erhöhung der Effizienz durch Konstruktionsänderung
- 8 Zusammenfassung
- Literatur
- Anhang