TUDpress 2014. Kartoniert, 22.0 x 17.0 cm, XXII, 146 S.

Von Mario Künzelmann

Schriftenreihe aus dem Institut für Strömungsmechanik ; 6

Bei der Entwicklung von Flugtriebwerken und Kraftwerksgasturbinen wird das Ziel verfolgt, die Leistung durch neue Technologien zu steigern, um durch die gezielte Entwicklung von Prozessen mit hohen Wirkungsgraden und Leistungsdichten den Brennstoffverbrauch nachhaltig zu reduzieren. Die Technologie der aktiven Strömungskontrolle kann helfen, das Betriebsverhalten von Verdichtern signifikant zu verbessern. Diese Dissertation beschäftigt sich mit der aktiven Strömungskontrolle am Gehäuse eines 1.5 stufigen Niedergeschwindigkeits-Axialverdichters. Hierbei wird die Sekundärluft über spezielle Coanda-Düsen eingeblasen, welche nicht in den Hauptströmungskanal hineinragen und einen problemlosen Betrieb auch ohne Einblasung zulassen. Es werden experimentelle Untersuchungen zur aktiven Strömungskontrolle in Abhängigkeit des Rotorspaltes, des eingeblasenen Massenstromes und der Anzahl der Injektoren untersucht. Weiterhin werden numerische Simulationen zur Validierung durchgeführt. Damit ergibt sich die Zugänglichkeit zu detaillierten Informationen des Strömungsfeldes speziell in der Rotorpassage. Die Experimente und CFD Simulationen haben gezeigt, dass eine Erweiterung des Betriebsbereiches und somit ein verbessertes Stabilitätsverhalten des Verdichters durch das Einblasen von Luft stromauf eines blattspitzenkritischen Rotors erreicht werden kann. Zusätzlich konnte die Wirkungsgradcharakteristik bei 80% und 100% der Auslegungsdrehzahl über dem Betriebsbereich verbessert werden. Die größten Gewinne wurden bei den Konfigurationen mit erweitertem Radialspalt erzielt. Diese Ergebnisse repräsentieren ein nutzbares Potential für die Industrie und können beispielsweise bei der Auslegung effizienterer Gasturbinen zur Einsparung von fossilen Brennstoffen beitragen.

ISBN: 978-3-944331-41-6