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Beeinflussung der Spaltströmung durch Optimierung der Geometrie im Schaufelspitzenbereich

Cornelius, C and Kröger, G (2008) Beeinflussung der Spaltströmung durch Optimierung der Geometrie im Schaufelspitzenbereich.

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Abstract

Die aerodynamischen Verluste moderner, hochbelasteter Axialverdichter werden zu einem großen Teil durch die Strömung in den Randbereichen des Ringraums bestimmt. Insbesondere die Leckageströmung aufgrund von Radialspalten in der Beschaufelung beeinflusst erheblich die Effizienz und den Arbeitsbereich des Verdichters und damit der gesamten Gasturbine. Der Anteil dieser Spaltverluste kann durchaus mehr als 50% betragen, so dass mittels einer Reduktion dieser erheblichen Verluste eine signifikante Verbesserung des Gesamtverdichterwirkungsgrades und auch des Betriebsverhaltens bei Teillast erreicht werden kann. Ziel des Projektes ist es, durch eine Modifikation der Geometrie im Bereich der Schaufelspitze die ungünstigen Auswirkungen der unvermeidbaren Radialspaltströmung zu reduzieren. Dazu wird sowohl die Kontur des Gehäuses im Bereich der Rotorblattspitze als auch die Form des Schaufelblattes selbst optimiert. Es wird überwiegend der im Rahmen des (FKZ: 0327713B) entwickelte, automatische Optimierer eingesetzt. Die in diesem Projekt durchgeführten Optimierungen basieren auf dreidimensionalen Mehrstufen-CFD-Berechnungen, da nur so eine realistische Erfassung der komplexen Strömungsvorgänge im Schaufelspitzenbereich gewährleistet ist. Es wurden verschiedene Optimierungen mit unterschiedlichen Freiheitsgraden hinsichtlich der Geometrie des Strömungskanals und des Schaufelblattes durchgeführt. Die bisherigen Ergebnisse zeigen ein Potential von 0.5% Punkten des Stufenwirkungsgrades bei gleichzeitig verbessertem Off-Design-Verhalten. Mit derart optimierten Komponenten der Gasturbine werden die Voraussetzungen geschaffen, Kraftwerke mit maximalem thermischen Wirkungsgrad und minimalem Schadstoffausstoß zu konzipieren.

Document Type:Proceedings
Title:Beeinflussung der Spaltströmung durch Optimierung der Geometrie im Schaufelspitzenbereich
Authors:
AuthorsInstitution or Email of Authors
Cornelius, CUNSPECIFIED
Kröger, GUNSPECIFIED
Date:December 2008
Number of Pages:21
Status:Published
Keywords:Randzonenoptimierung, Gehäusekontur, Spaltwirbel
HGF - Research field:Energy
HGF - Program:Aeronautics, Efficient Energy Conversion (old)
HGF - Program Themes:E VG - Combustion and Gas Turbine Technologies (old)
DLR - Research area:Energy, Aeronautics
DLR - Program:E VG - Combustion and Gas Turbine Technologies
DLR - Research theme (Project):E - Gasturbine (old)
Location: Köln-Porz
Institutes and Institutions:Institute of Propulsion Technology > Fan and Compressor
Deposited By: Georg Philipp Kröger
Deposited On:09 Mar 2010 11:33
Last Modified:09 Mar 2010 11:33

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