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Efficient Turbine Cooling Design: From 2D Concept to 3D CAD Modeling

Schöffler, Robin und Lüken, Julian und Nölke, Lukas und Carvalho, Francisco und Grunwitz, Clemens (2023) Efficient Turbine Cooling Design: From 2D Concept to 3D CAD Modeling. International Gas Turbine Congress 2023 Kyoto, 2023-11-26 - 2023-12-01, Kyoto, Japan.

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Kurzfassung

In order to improve the thermal efficiency of gas turbines, efficient cooling concepts for turbine vanes are becoming increasingly important. However, evaluating the performance of a cooling design is computationally intensive and usually requires a coupled CFD-FEM simulation. This approach is not practical in the early design phase when the cooling design is frequently changed. To overcome this limitation, a simplified yet physical approach is required to develop an initial cooling design. This study presents a comprehensive approach for turbine vane cooling design that is integrated into an optimization tool chain. The model uses a vane geometry model, aerodynamic flow field, and coolant conditions from an internal turbine design tool chain. The cooling geometry is modeled in multiple radial sections using variable geometric parameters to account for variations in airfoil geometry and flow field. Both internal cooling, such as impingement or convective cooling, and external cooling, such as film cooling, are considered. This approach enables significant improvements in cooling design by reducing cooling air requirements as well as optimizing temperature distribution and thus minimizing thermal stresses during the early design phase. Consequently, a detailed 3D model of the vane is created with substantially reduced effort.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/200848/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Efficient Turbine Cooling Design: From 2D Concept to 3D CAD Modeling
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schöffler, RobinRobin.Schoeffler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0931-9021NICHT SPEZIFIZIERT
Lüken, JulianJulian.Lueken (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0009-4264-6735NICHT SPEZIFIZIERT
Nölke, LukasLukas.Noelke (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Carvalho, FranciscoFrancisco.Carvalho (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3069-8345NICHT SPEZIFIZIERT
Grunwitz, ClemensClemens.Grunwitz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4157-7415NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:November 2023
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:akzeptierter Beitrag
Stichwörter:Jet Engine; Turbine; Cooling; Optimization; CAD
Veranstaltungstitel:International Gas Turbine Congress 2023 Kyoto
Veranstaltungsort:Kyoto, Japan
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:26 November 2023
Veranstaltungsende:1 Dezember 2023
Veranstalter :Gas Turbine Society of Japan
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Umweltschonender Antrieb
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CP - Umweltschonender Antrieb
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Komponenten und Emissionen, L - Triebwerkskonzepte und -integration
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Turbine
Hinterlegt von: Schöffler, Robin
Hinterlegt am:11 Dez 2023 10:35
Letzte Änderung:24 Apr 2024 21:01

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