Numerische Beurteilung des Einflusses der Profilpfeilung auf Sekundärströmungen in einer Verdichterstatorpassage
Betrachtet man das Strömungsfeld durch ein Verdichtergitter finden sich neben den Profilverlusten an der Schaufel selbst besonders in den Randbereichen, an Nabe und Gehäuse, Quellen großen Verlustes. Hier treten Strömungen quer zur Hauptströmung auf, die nicht am Druckaufbau partizipieren. Grund hierfür ist das Zusammentreffen der Grenzschichten von Profil und Wand. Hier bilden sich Wirbelstrukturen, die Energie dissipieren und so maßgeblich zu den Strömungsverlusten beitragen. Diese Sekundärströmungen sind vielfältig, waren in der Vergangenheit Gegenstand ausgiebiger Forschungen und sind heute gut verstanden. Dennoch müssen sie im Bauteilentwurf immer neu betrachtet werden. Nur eine exakte Kenntnis darüber wie und in welcher Stärke Sekundärströmungen auftreten und miteinander interagieren kann in der weiteren Auslegung dafür genutzt werden, die Geometrie anzupassen und so den Wirkungsgrad zu verbessern. Eine Möglichkeit zur Wirkungsgradsteigerung ist die Pfeilung der Schaufelprofile. Die reduzierte lokale Anströmgeschwindigkeit ändert das Geschwindigkeitsgefälle zur Seitenwand und beeinflusst so die Ausprägung sekundärer Strömungsstrukturen.
Ziel der Abschlussarbeit ist es durch Gegenüberstellung von Konfiguration mit gepfeilten und nicht-gepfeilten Schaufeln das Potential dieser Maßnahme hinsichtlich Strömungsverlusten zu bewerten.
Dazu sind folgende Arbeiten zu erledigen:
- Literaturrecherche zu Sekundärströmungen im Verdichter und deren Einfluss auf die Hauptströmung und Aerodynamik des Verdichtergitters
- Numerische Untersuchung (ANSYS CFX) eines Verdichtergitters mit Blockprofil und Seitenwandgrenzschichten
- Pfeilung der Schaufeln und Vergleich von Verlusten/ Sekundärstrukturen mit der Blockprofil-Konfiguration
Die Ergebnisse der durchgeführten Arbeiten sind zu dokumentieren, einzureichen und im Rahmen der Verteidigung zu präsentieren.
- Vorkenntnisse:
– - Beginn:
sofort - Betreuung:
M. Sc. Silvio Geist
Turbinenkühlung (Literaturrecherche)
Um möglichst hohe Turbineneintrittstemperaturen zu ermöglichen, werden die ersten Stufen der Turbinen der Gasturbinen gekühlt. Ziel der Studienarbeit ist es, den einfluss der Kühlung auf den thermodynamischen Entspannungsprozess darzustellen, Korrelationen zum Wärmeübergang auf der Heisgas- und Kühlgasseite zusammenzustellen und ausgeführte Kühlgeometrien zusammenzustellen.
Aufgabe der Studienarbeit ist:
- Thermodynamische Darstellung der gekühlte Entspannung
- Zusammenstellung von Korrelationen zum heisgas- und kühlgasseitigen Wärmeübergang
- Ausgeführte Kühlgeometrien
- Vergleichende Bewertung der unterschiedlichen Konzepte,
- die abschliessende Dokumentation
- Vorkenntnisse:
– - Beginn:
sofort - Betreuung:
Prof. Dr.-Ing. Franz Joos
Axialturbine
Im Rahmen eines BMWi geförderten Drittmittelprojektes sollen Versuche an der vorhandenen Axialturbine durchgeführt werden. Hierzu ist die Axialturbine entsprechend anzupassen. Gegenstand der Diplom- bzw. Studienarbeit ist die Überprüfung der vorhandenen Hardware, die Auslegung entsprechend den neuen Anforderungen und die fertigungskorrekte Konstruktion der benötigten Teile in enger Zusammenarbeit mit dem Industriepartner. Die Arbeit kann von Hamburg aus durchgeführt werden.
- Vorkenntnisse:
– - Beginn:
sofort - Betreuung:
Prof. Dr.-Ing. Franz Joos
Letzte Änderung: 8. Februar 2018