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Studien-/ Abschlussarbeit

Numerische Untersuchungen zur Entnahme hoher Massenströme durch die Zapfluftentnahmestellen eines vielstufigen Gasturbinenverdichters

Beginn

ab sofort

Dauer

mindestens 6 Monate

Vergütung

bis Entgeltgruppe 5 TVöD

Beschäftigungsgrad

Vollzeit

"Spitzenforschung braucht auf allen Ebenen exzellente Köpfe - besonders noch mehr weibliche! Starten Sie bei uns, wir freuen uns auf Ihre Bewerbung" Ihre Prof. Dr. Pascale Ehrenfreund - Vorsitzende des Vorstands

Ihre Mission:

Die Zunehmende Einspeisung von Energie aus regenerativen Quellen in das Energienetz führt zu neuen Herausforderungen bei der Netzstabilisierung. Der Energiemarkt erfordert von den Kraftwerksbetreibern eine flexiblere (schnellere und häufigere) Bereitstellung von Regelleistung, um Netzschwankungen auszugleichen. Aspekte des flexiblen Betriebs stehen daher im Fokus bei Auslegung und Betrieb von Gaskraftwerken.

Zu Zeiten in denen kein Bedarf an Regelleistung besteht hat der Betreiber eines auf die Bereitstellung von Regelleistung ausgelegten schnellstartfähigen Gaskraftwerks zwei Optionen. Zum einen lässt sich das Kraftwerk bei Minimallast weiterbetreiben. Zum anderen kann es komplett abgeschaltet werden. Da jedes Ab- und Anfahren des Kraftwerks zu hohen thermischen Belastungen führt hat dies unmittelbare Folgen für die Lebenszeit der Komponenten und entstehende Wartungskosten. Bedingt durch die häufiger auftretenden Lastschwankungen im Netz sollen die Kraftwerke seltener komplett abgeschaltet und stattdessen ein effizienterer Teillastbetrieb ermöglicht werden. Die Gasturbine muss daher bei Teillast niedrige Emissionen und eine hohe Effizienz gewährleisten.

Ein Hauptproblem stellen die Zunehmenden CO-Emissionen im Teillastbetrieb dar. Bei Volllast spielen diese üblicherweise eine untergeordnete Rolle, steigen jedoch mit abnehmender Last, was den geringeren Flammentemperaturen geschuldet ist. Eine Möglichkeit bei Teillast die Flammentemperatur auf einem hohen Niveau zu halten besteht darin, bei gleichbleibender Last den Massenstrom durch die Brennkammer zu reduzieren. Eine offensichtliche Möglichkeit dies zu erreichen besteht in dem Zudrehen des Vorleitrades.

Um darüber hinaus eine weitere Massenstromreduktion zu erreichen können Luftentnahmestellen genutzt werden. Deren eigentlicher Grund besteht in einer Stabilisierung insbesondere der vorderen Stufen bei Teildrehzahl, wozu die Luftentnahmestellen geöffnet werden und kritische Instabilitäten, die zum Pumpen des Verdichters führen können, vermieden werden. Durch ein öffnen der Luftentnahmestellen bei Teillastbetrieb soll so eine geringere Teillast ermöglicht werden und die Zahl der erforderlichen Starts und Stopps reduziert werden.

Hierzu werden im Rahmen des Turbo-Reflex Projekts (https://www.turbo-reflex.eu/) Untersuchungen in der Abteilung Fan und Verdichter durchgeführt.

Im Rahmen der Masterarbeit sollen Studien zur Entnahme hoher Massenströme durch die Luftentnahmestellen durchgeführt werden. Zum einen soll die Aufteilung der Massenstromentnahme auf die beiden Luftentnahmestellen untersucht werden. Zum anderen sollen CFD-Studien erfolgen, die den lokalen Einfluss der hohen Massenstromentnahme auf die benachbarten Schaufelreihen untersuchen.

Im Rahmen einer Masterarbeit sollen Arbeiten aus folgenden Bereichen durchgeführt werden:

  • Einarbeiten in die Thematik mit kurzer Literaturrecherche
  • Durchführen von Studien mit einem Through-Flow-Tool zur Aufteilung des Massenstroms auf die beiden Luftentnahmestellen
  • Vernetzung Verdichter, Aufsetzten CFD-Rechnungen und durchführen von 3D-CFD Studien
  • Auswerten der Ergebnisse
  • Dokumentation

Ihre Qualifikation:

  • Studium Luft- und Raumfahrttechnik, Maschinenbau, Physik o.ä.
  • Grundkenntnisse aus den Bereichen Aerodynamik und Turbomaschinen
  • Programmierkenntnisse mit Python unter Linux wünschenswert

Ihr Start:

Freuen Sie sich auf einen Arbeitgeber, der Ihr Engagement zu schätzen weiß und Ihre Entwicklung durch vielfältige Qualifizierungs- und Weiterbildungsmöglichkeiten fördert. Unser einzigartiges Arbeitsumfeld bietet Ihnen Gestaltungsfreiräume und eine unvergleichbare Infrastruktur, in der Sie Ihre Mission verwirklichen können. Vereinbarkeit von Privatleben, Familie und Beruf sowie Chancengleichheit von Frauen und Männern sind wichtiger Bestandteil unserer Personalpolitik. Schwerbehinderte Bewerberinnen und Bewerber bevorzugen wir bei fachlicher Eignung.

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Fachliche/r Ansprechpartner/in

Dipl.-Ing. Georgios Goinis
Institut für Antriebstechnik

Tel.: +49 2203 601-3849

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