Einfluss der Rippenposition in einem Kühlkanal auf die Filmkühlung an der ebenen Platte und den inneren Wärmeübergang

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Konrad Vogeler
• Fachliche Zuordnung: Strömungs- und Kolbenmaschinen
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 162043715

Bei komplexen Schaufelkühlsystemen in modernen Gasturbinen werden zur Kühlung der thermisch hochbelasteten Schaufeln eine Kombination aus konvektiver Innenkühlung und Filmkühlung verwendet. Dabei wird in den Multipass-Kühlsystemen durch den Einsatz von Turbulatoren der interne Wärmeübergang angefacht.Im Rahmen dieses geplanten Projektes soll die Rippenposition und -teilung auf die Filmkühlausblasung und den kühlluftseitigen Wärmeübergang systematisch untersucht werden. Dazu werden in einem nach anwendungsspezifischen Randbedingungen gestalteten, rechteckigen Kühlluftkanal verstellbare Rippen eingebracht. Durch die detaillierte Vermessung der Wärmeübergangszahl und der Filmkühleffektivität auf der Heißgasseite kann gezielt der Einfluss unterschiedlicher Geometrieparameter, wie beispielweise die Rippenposition bezüglich des Filmlocheintritts oder das Rippenteilungsverhältnis, untersucht werden.Die Vermessung der Strömungsfelder liefert dabei wertvolle, zusätzliche Erkenntnisse, die zu einem verbesserten Verständnis der gegenseitigen Beeinflussung der Rippenströmung und der Filmkühlung beitragen.Ziel dieses Projektes ist es, den Einfluss der Position der Kühlrippen bezüglich des Filmloches hinsichtlich des inneren Wärmeübergangs sowie der Filmkühleffektivität zu untersuchen. Weiterhin soll das Potential für eine Nutzung dieser Erkenntnisse in zukünftigen Turbinenkühlsystemen abgeschätzt werden. Das Fernziel dieses Projektes ist die Verbesserung von Turbinenschaufeln und deren komplexer Kühlsysteme in stationären Gasturbinen und Flugtriebwerken. Durch die Optimierung der Kühlung hinsichtlich der effizienten Nutzung der zur Verfügung stehenden Kühlluft kann eine Steigerung der Lebensdauer und des Wirkungsgrades der Turbinenkomponenten erreicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen