Experimentelle Untersuchungen zur fortschrittlichen Gestaltung von rotierenden Kühlsystemen in Turbinenschaufeln. Abschlussbericht zum COOREFF-T Vorhaben 3.1.4 der AG-Turbo

Kurzfassung

Zur effektiven internen Kühlung von Gasturbinenrotorschaufeln werden so genannte Multipass-Kühl-systeme mit verrippten Wänden eingesetzt. Zur effizienten Auslegung solcher Kühlsysteme werden genaue Kenntnisse des Strömungsfeldes, der Druckverluste als auch der Wärmegänge benötigt. Das Ziel des Vorhabens 3.1.4 war es, experimentell gewonnenen Daten für ein praxisnahes Kühlsystem zur Verfügung zu stellen. Hierbei wurden detaillierte Strömungsfeldmessungen mit PIV im Rotationsprüf-stand bei der DLR in Köln durchgeführt. Die geplanten Untersuchungen zum Wärmeübergang bei Rota-tion mit dem neuentwickelten Temperaturmessverfahren TSP konnten innerhalb der Projektlaufzeit nicht realisiert werden. Parallel erfolgten im Vorhaben 3.1.1 „Untersuchung der Strömung und des Wärme-übergangs in einem anwendungsrelevanten Multipass-Kühlsystem“ beim ITLR in Stuttgart Messungen zum Wärmeübergang am stationären Großmodell. Mit der gemeinsam gewonnenen Datenbasis ist es nun möglich, numerische Verfahren, die in der Industrie zur Anwendung kommen, zu validieren und zur Strömungs- und Wärmeübergangsvorhersage einzusetzen. Die Optimierung der Kühlgeometrien im industriellen Auslegungsprozess erfolgt auf Basis numerischer Methoden und firmeneigener intelligenter Optimierungsstrategien.