Untersuchung des Einflusses einer brennkammertypischen Drallströmung auf die Kühlluftströmung an einer effusionsgekühlten Brennkammerwand
Benno Wurm
Diese Publikation zitieren
Benno Wurm, Untersuchung des Einflusses einer brennkammertypischen Drallströmung auf die Kühlluftströmung an einer effusionsgekühlten Brennkammerwand (2017), Logos Verlag, Berlin, ISBN: 9783832592837
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Beschreibung / Abstract
Die Magerverbrennung stellt für moderne Fluggasturbinen eine vielversprechende Möglichkeit zur Verminderung der NOx-Emissionen dar, deren Ausstoß in jüngster Vergangenheit Gegenstand restriktiver Reglementierungen geworden sind.
Künftig soll ein noch größerer Anteil der durch den Verdichter komprimierten Luft für die Magerverbrennung zur Verfügung stehen. Diese zusätzliche Verbrennungsluft soll durch eine Verringerung der zur Brennkammerwandkühlung verfügbaren Kühlluftmenge gewonnen werden. Um die Zuverlässigkeit und die geforderte Lebensdauer der zu kühlenden Brennkammerbauteile sicherzustellen, ist ein umfassendes Wissen über die den Wärmeübergang bestimmenden Einflussparameter und deren Wechselwirkung bei der Auslegung der Brennkammerkühlung unabdingbar. Die Studie widmet sich daher einer detaillierten Untersuchung der Wechselwirkung einer verdrallten Brennkammerhauptströmung mit brennkammertypischen Kühlapplikationen in Form von Startfilm- und Effusionskühlung.
Künftig soll ein noch größerer Anteil der durch den Verdichter komprimierten Luft für die Magerverbrennung zur Verfügung stehen. Diese zusätzliche Verbrennungsluft soll durch eine Verringerung der zur Brennkammerwandkühlung verfügbaren Kühlluftmenge gewonnen werden. Um die Zuverlässigkeit und die geforderte Lebensdauer der zu kühlenden Brennkammerbauteile sicherzustellen, ist ein umfassendes Wissen über die den Wärmeübergang bestimmenden Einflussparameter und deren Wechselwirkung bei der Auslegung der Brennkammerkühlung unabdingbar. Die Studie widmet sich daher einer detaillierten Untersuchung der Wechselwirkung einer verdrallten Brennkammerhauptströmung mit brennkammertypischen Kühlapplikationen in Form von Startfilm- und Effusionskühlung.
Inhaltsverzeichnis
- BEGINN
- Inhaltsverzeichnis
- Abbildungsverzeichnis
- Tabellenverzeichnis
- Symbolverzeichnis
- 1 Einleitung und Zielsetzung
- 2 Kühlung thermisch hochbelasteter Brennkammerwände
- 2.1 Grundlagen moderner Brennkammerkonzepte
- 2.2 Charakterisierung von Drallströmungen
- 2.3 Grundlagen der Filmkühlung in Brennkammern
- 2.4 Kenntnisstand der Forschung und Problemstellung
- 3 Auslegung und Aufbau des experimentellen Prüfstandes
- 3.1 Festlegung der Auslegungsparameter
- 3.2 Untersuchte Konfigurationen
- 3.3 Beschreibung der Messstrecke und der Infrastruktur
- 3.4 Messwerterfassung und Betriebsüberwachung
- 4 Messtechnik
- 4.1 Charakterisierung des aerodynamischen Verhaltens
- 4.2 Bestimmung des thermischen Verhaltens mittels Infrarotthermographie
- 5 Entwicklung eines numerischen Modells
- 5.1 Modellerstellung und Gittergenerierung
- 5.2 Auswahl eines geeigneten Rechenmodells
- 6 Ergebnisse und Diskussion
- 6.1 Aerodynamische Charakterisierung der Kühlluft-Heissgasinteraktion
- 6.2 Einfluss der Drallströmung auf die Wirkung der Filmkühlung
- 7 Numerische Analyse
- 7.1 Vergleich experimenteller Ergebnisse mit CFD Simulationen
- 7.2 Optimierung der Kühlwirkung der Filmlegerluft
- 8 Zusammenfassung und Ausblick
- Literatur
- Anhang
- A.1 Statische Druckverteilungen der Konfigurationen GEN und CON 1
- A.2 Geschwindigkeitsverteilungen
- A.3 Lokale Filmkühleffektivitäten