Seitenwand-Druckverteilung ohne Leckluft . Wärmeübergang auf der Seitenwand ohne LeckluftAerothermal Investigations on Turbine Endwalls and Blades
Im Rahmen des Forschungsprojekts AITEB-1 wurde in der Niedergeschwindigkeits-Gittermessstrecke, Göttingen (NGG), der Einfluss von Leckageströmungen, auf das Strömungsfeld im Bereich der nachfolgenden Schaufelreihe untersucht. Die Leckageströmung resultiert aus dem notwendigen Spalt zwischen Rotordeckband und Gehäuse oder einer Rotornabe und dem nachfolgenden Stator.
Zur detaillierten, experimentellen Untersuchung der Verteilung der Leckageluft, der resultierenden Verluste, sowie des zugehörigen Wärmeübergangs entlang der Seitenwand, wurde eine spezielle, für dieses Projekt gebaute Messstrecke verwendet (NGG). In die Messstrecke wurde ein ebenes Gitter, bestehend aus drei Leitschaufelprofilen einer Niederdruckturbine mit einer Sehnenlänge von 200mm eingebaut. Der Übergang von der Schaufel zur Seitenwand war durch einen 'Fillet' weich ausgerundet. Alle Versuche wurden bei einer isentropen Abströmmachzahl von 0,523 durchgeführt.
Die Leckageströmung wurde durch das Ausblasen von Druckluft aus einem Schlitz stromauf der Gittereintrittsebene simuliert. Mit Hilfe von Einsätzen in der Zuführung des Ausblaseschlitzes, konnten so drei Ausblaserichtungen konfiguriert werden, womit verschiedene, konstruktiv bedingte Arten der Leckageströmung nachempfunden werden konnten.
Um die für Turbinenanwendungen typischen, hohen Turbulenzgrade (>10%) realistisch darstellen zu können, wurden zudem Messungen mit einem im Einlauf positionierten, aktiven Turbulenzgenerator durchgeführt.
Das umfangreiche Messprogramm umfasste die folgende Testmatrix:
Die gewonnen Messdaten werden unter anderem als Datenbasis zum Abgleich numerischer Simulationssysteme verwendet und dienen dadurch der Optimierung von Computer gestützten Auslegungswerkzeugen, welche für künftige Turbinenentwicklungen genutzt werden.
Ergebnisse von Untersuchungen im DLR im Rahmen des Forschungsvorhabens AITEB-1 sind in folgender Veröffentlichung enthalten:Rehder, H.-J., Dannhauer, A.:Experimental Investigation of Turbine Leakage Flows on the 3D Flow Field and End Wall Heat Transfer ASME Technical paper GT2006-90173, 2006
Darüber hinausgehende Informationen zum gesamtem AITEB-I-Projekt sind auf der folgenden Web-Seite zu finden: http://www.aiteb.tu-berlin.de
Autoren: Fritz Kost, Hans-Jürgen Rehder, Axel Dannhauer