Blick ins Buch

Einfluss der Oberflächenrauigkeit auf den Wärmeübergang und die aerodynamischen Verluste einer Gasturbinenbeschaufelung

Experimentelle Untersuchungen und Entwicklung einer Korrelation für den laminar-turbulenten Umschlag

Marco Lorenz (Autor)

Buch | Softcover

273 Seiten

2013
Logos Berlin (Verlag)
978-3-8325-3565-0 (ISBN)

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Die Forderung nach immer höheren Wirkungsgraden von Gasturbinen geht mit der Erhöhung der Turbineneintrittstemperatur und des Maschinendruckverhältnisses einher. Bereits heute liegen die Heißgastemperaturen weit oberhalb der zulässigen Materialtemperaturen der heißgasführenden Bauteile. Der effiziente Einsatz der Kühlluft stellt dabei höchste Anforderungen an die Auslegung der Schaufelkühlung. Die vorliegende Arbeit untersucht den äußeren konvektiven Wärmeübergang und die aerodynamischen Verluste einer Gasturbinenbeschaufelung. Die experimentellen Untersuchungen werden bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen (Reynoldszahl und Freistromturbulenz) durchgeführt. Der Fokus liegt dabei auf dem Einfluss der Oberflächenrauigkeit, die mit Blick auf das Langzeitverhalten eine immer größere Rolle spielt. Die Untersuchungen bei systematischer Variation der Geometrie von deterministischen Rauigkeiten zeigen, dass diese im Vergleich zur glatten Oberfläche auf der Schaufel selbst sowie auf deren Plattform zu erhöhtem Wärmeübergang führen. Untersuchungen im Schaufelmittelschnitt verdeutlichen, dass die Verteilung des Wärmeübergangs und die aerodynamischen Verluste entscheidend von der Lage des laminar-turbulenten Übergangs der Grenzschicht abhängen. Dieser wird durch die Oberflächenrauigkeit stromauf verschoben und bewirkt eine Steigerung des lokalen Wärmeübergangs um bis zu einer Größenordnung. Unter Zuhilfenahme eines zweidimensionalen Grenzschichtrechenverfahrens werden die experimentellen Ergebnisse zusammen mit weiteren Daten aus der Literatur zur Entwicklung einer Korrelation für den laminar-turbulenten Umschlag herangezogen. Die Berücksichtigung der Oberflächenrauigkeit erfolgt dabei über eine, für den laminar-turbulenten Übergang charakteristische, äquivalente Rauigkeitsgröße. Abschließend wird gezeigt, wie sich dieses Verfahren zur Vorhersage der Grenzschichtentwicklung bei realen Oberflächenrauigkeiten anwenden lässt.

Die Kunst der Übersetzung

Erscheint lt. Verlag	10.12.2013
Reihe/Serie	Forschungsberichte aus dem Institut für Thermische Strömungsmaschinen ; 54/2013
Sprache	deutsch
Maße	170 x 240 mm
Einbandart	Paperback
Themenwelt	Technik ► Luft- / Raumfahrttechnik
Schlagworte	Bypass-Transition • Grenzschicht • Rauigkeit, Rauhigkeit • Verluste • WÃ¤rmeÃ¼bergang • Wärmeübergang
ISBN-10	3-8325-3565-9 / 3832535659
ISBN-13	978-3-8325-3565-0 / 9783832535650
Zustand	Neuware