Einfluss und Sensitivität der Krümmung von Turbinenkaskaden auf die Filmkühleffektivität

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Martin Böhle
• Fachliche Zuordnung: Strömungs- und Kolbenmaschinen
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 520309913

In dem Forschungsvorhaben soll der Krümmungseinfluss der Nabe und des Gehäuses auf die Sekundärströmung im Hinblick auf die Filmkühleffektivität bei Leckagespalt-Ausblasung parametrisch, d.h. unter Verwendung mehrerer Krümmungsradien, untersucht werden. Der Einfluss des Parameters der Krümmung ist definiert durch das Verhältnis von der Sehnenlänge des Profils S zu dem Nabenradius RN. Die Ergebnisse dieser Untersuchung ermöglichen eine Beurteilung der Sensitivität der Seitenwandkrümmung auf die Filmkühleffektivität. Eine solche parametrische Untersuchung zum Einfluss der Krümmung ist in der wissenschaftlichen Literatur bis heute nicht bekannt. Die Sensitivität ist in dem Forschungsvorhaben mit σ = d η_ad/d RN definiert. σ soll zum einen lokal bestimmt werden, d.h. für jeden Punkt auf der Nabe- bzw. Gehäusekontur wird σ ermittelt, indem ein zentraler Differenzenquotient aus den entsprechenden CFD-Ergebnissen S/RN = 0.2 und 0.3 zur Bestimmung genutzt wird. Zum anderen wird die integrale Sensitivität σ ermittelt, wobei η_ad zuerst über die Naben- bzw. Gehäusekontur flächengemittelt wird. Das Vorhaben soll hybrid, d.h. sowohl experimentell als auch numerisch an gekrümmten Kaskaden durchgeführt werden, wobei sich der experimentelle Umfang aus Kostengründen auf eine gekrümmte Kaskade beschränkt. Die experimentell gewonnenen Daten sollen hierbei zur Validierung des numerischen Modells dienen. Für die angestrebte Untersuchung soll ein zylindrisches Leitschaufelprofil aus dem NASA Energy Efficient Engine Program (E3) verwendet werden, das in linearisierter Form bereits bei den vorangegangenen Arbeiten am institutseigenen High-Speed Kaskadenprüfstand erfolgreich eingesetzt wurde.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen