Prüfstand zur Untersuchung des thermischen Verhaltens von Gasturbinenschaufeln und gekrümmten Naben- und Gehäusekonturen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der für den Lehrstuhl für Strömungsmechanik und Strömungsmaschinen der Technischen Universität Kaiserslautern entwickelte Prüfstand ist in dieser Form im universitären Umfeld einzigartig. Die Ausrichtung auf praxisnahe Versuchsbedingungen durch eine Temperatur- und Drucksteigerung ermöglichen Forschungsergebnisse, die für die reale Maschine direkt Anwendung finden können. Die am aufgebauten Prüfstand ermittelten Ergebnisse bilden zudem die Grundlage für die Validierung von numerischen CFD- und FEM-Methoden. Wegen der deutlichen Abgrenzung von Untersuchungen an linearen Schaufelkaskaden wird die Forschungslandschaft durch den Prüfstand sinnvoll erweitert. In dem Heißgasprüfstand können Reynoldszahlen bis 4x10^5 und Temperaturen im Hauptstrom von bis zu 673 K realisiert werden Mit dem Prüfstand ist es möglich geworden, die Filmkühlungseffektivität mittels PSP (Pressure Sensitive Paint) zu untersuchen. Filmkühlung, das derzeit ein hoch aktuelles Forschungsthema ist, dient zur aktiven Kühlung von Turbinenschaufeln und ermöglicht die Erhöhung der Turbineneintrittstemperatur, wodurch der thermische Wirkungsgrad einer Gasturbine gesteigert wird. Am Prüfstand wurde die PSP-Methode erfolgreich eingerichtet und derzeit laufen Untersuchungen mittels PSP. Weiterhin können in dem Heißgasprüfstand Fünflochsondenmessungen in der Nachlaufströmung und vor dem Turbinengitter durchgeführt werden. Zurzeit wird der Heißgasprüfstand genutzt, um die Filmkühlungseffektivität für Kühlluft, die aus Spalten austritt, zu untersuchen. Die Ergebnisse dienen dem physikalischen Verständnis der Spalt-Filmkühlung und zur Validierung von CFD-Ergebnissen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Numerical Investigations on the Effect of Vortex Structures on Local Heat Transfer in a Large Scale Turbine Cascade. Journal of Engineering and Technology Vol.2 No.1, p. 163–174, 2012
Reviol, R.; Franze, R.; Böhle, M.; Wiedermann, A.; Takeishi, K.
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Cross Flow Effects on Endwall Heat Transfer in Film-Cooled Turbine Nozzle Guide Vanes. ASME Turbo Expo 2013: Turbine Technical Conference and Exposition, 3-7th June 2013, San Antonio, Texas, USA
Reviol, R.; Franze, R.; Böhle, M.; Wiedermann, A.; Takeishi, K.
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Experimentelle Konzeptentwicklung und Realisierung eines Heißgasprüfstands zur Untersuchung von Filmkühlung, 2016. Aachen : Shaker Verlag
R. Franze
