Sowohl der thermische Wirkungsgrad als auch die Leistung von Turbomaschinen lässt sich steigern in dem die Turbineneintrittstemperatur erhöht wird. Dadurch erhöht sich die thermische Belastung auf die Materialien und reduziert die Lebensdauer der Turbinen. In modernen Gasturbinen kommen daher aufwendige Schaufelkühlmethoden zum Einsatz.
Ein vollständiges Verständnis der fundamentalen Aero- und Thermodynamischen Phänomene ist von entscheidender Bedeutung zur weiteren Verbesserung der Schaufelkühlmethoden. Die Turbinen-Schaufelkühlung lässt sich entsprechend der Strömungsphysik in zwei Themengebiete unterteilen: Die äußere und die innere Schaufelkühlung.
Auf der Außenseite der von heißem Gas umgebenen Turbinenschaufeln soll ein möglichst geringer Wärmeübergangswert erreicht werden. Im Mittelpunkt der Untersuchungen stehen Kühlluftausblasungen in einer stark beschleunigten Strömung und Phänomene wie Stoß-Grenzschicht-Interaktionen. Um Wärme effektiv aus einer innengekühlten Turbinenschaufel abzuführen wird im Inneren ein hochgradig turbulentes Strömungsfeld mit zahlreichen Ablösungen und Rückströmungen erzeugt. Die Temperatur der Turbinenschaufel bildet sich je nach Betriebszustand als Resultat aus Gastemperaturen und innerem und äußerem Wärmeübergang aus.
Um die die Temperaturen in der Turbinenschaufel genau vorhersagen zu können, ist die Lösung des Gesamtsystems aus Außen- und Innenströmung sowie der Wärmeleitung notwendig. Der TRACE-Code wird hierzu mit einem Finite-Elemente Löser gekoppelt.
Zur Berechnung der Strömung kommen verschiedene moderne Turbulenzmodelle zum Einsatz. Das Spektrum reicht von robusten Ein- und Zweigleichungsmodellen bis hin zu anisotropen Reynolds-Spannungs-Transportmodellen.
Um den Wärmeübergang in turbulenten Strömungen besser modellieren zu können werden in TRACE eigenständige Transportmodelle für die turbulente Wärmeleitfähigkeit untersucht. Es ist bekannt, dass sich turbulente Temperatur- und Impulsfluktuationen in komplexen Strömungsfeldern unterschiedlich ausbilden. Potentiale zur genaueren Vorhersage werden insbesondere in Strömungen mit abgelösten Grenzschichten und in freien Scherschichten erwartet.