Entwicklung und Validierung eines Entwurfprogramms für Radialturbinen

Kurzfassung

Dem DLR-Institut für Antriebstechnik fehlt bisher ein Auslegungsprozess für Radialturbinen. Im Rahmen dieser Arbeit wird daher die Software PreStRaT (kurz für: Preliminary Design Strategy for Radial Turbines) in Python entwickelt. Sie ermöglicht die Vorauslegung von Radialturbinen basierend auf wenigen Randbedingungen durch die Verwendung von Korrelationen und Best-Practice-Ansätzen. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, eine Reihe ausgewählter Parameter festzulegen, um speziellen Anforderungen gerecht zu werden. Um aus den in PreStRaT durchgeführten Berechnungen tatsächliche Geometrien erstellen zu können, werden Eingabedateien für die institutsinterne Software DLR-BladeGen generiert. Zur Validierung wird eine in der Literatur dokumentierte Radialturbine herangezogen, die mit der kommerziellen Software CFturbo entwickelt wurde. Der Vergleich der geometrischen und aerodynamischen Parameter zeigt eine sehr gute Übereinstimmung der Rotorauslegung bei gleichzeitig deutlichen Abweichungen der Statorbedingungen. Die zusätzliche Analyse der thermodynamischen Zustände an den Ein- und Austrittsflächen der einzelnen Turbinenkomponenten ergibt, dass PreStRaT trotz der festgestellten Abweichungen und ausgewählter Idealisierungen ein thermodynamisch sinnvolles Turbinendesign generiert. Die entwickelte Software stellt somit ein geeignetes Werkzeug für die Vorauslegung von Radialturbinen dar.