Rotor-Stator Interaktion in einer Transsonischen Turbine

Industrielle Gasturbinen entwickeln sich zu immer höherem Wirkungsgrad bei gleichbleibenden und möglicherweise geringer werdenden Kosten pro kW Leistung. Höhere Wirkungsgrade werden durch fortschrittliches 3-D aerodynamisches Design und höhere Temperaturen im Kraftwerkskreisprozess erreicht. Um dem Wunsch nach geringeren Kosten entsprechen zu können, muss die Anzahl der Turbinenstufen reduziert werden, was ein höheres Druckverhältnis und transsonische Strömungsbedingungen für diese Stufen bedeutet. Diese Forderung nach einer Wirkungsgradsteigerung und die Suche nach kompakteren Maschinen führt zu einer wichtigeren Rolle instationärer Strömungsvorgänge. Diese sind in Turbomaschinen hauptsächlich durch die relative Bewegung zwischen stationären Leitschaufeln und beweglichen Rotorschaufeln und den mit den Schaufeln verbundenen Nachlaufströmungen verursacht. 1999 ging am Intitut für Thermische Turbomaschinen und Maschinendynamik der TU-Graz eine transsonische Versuchturbine in Betrieb. Eine 3MW Verdichterstation liefert verdichtete Luft zu dieser im kontinuierlichen Betrieb laufenden Versuchsturbine. Basierend auf den Erfahrungen die mit transsonischen Turbinenstufen am Institut gewonnen werden konnte, ist die Untersuchung der Stator-Rotor-Stator Wechselwirkung das erklärte Ziel dieses Projektes, wobei die erste Stufe transsonisch durchströmt wird. Das Ergebnis der Arbeiten wird eine detaillierte Untersuchung des Einflusses der instationären, transsonischen Strömung einer Hochdruckturbinenstufe auf die Strömung durch einen danach folgenden Stator sein, bzw. den Einfluss des zweiten Stators auf die vorhergehende Strömung beschreiben. Diese Ergebnisse sollen die instationäre Durchmischung der einzelnen Strömungen in dieser komplizierten Situation aufklären, Neuland betreten und eine große Menge an experimentellen Daten für eine numerische Strömungsvorhersage bereitstellen.

Industrielle Gasturbinen entwickeln sich zu immer höherem Wirkungsgrad bei gleichbleibenden und möglicherweise geringer werdenden Kosten pro kW Leistung. Höhere Wirkungsgrade werden durch fortschrittliches 3-D aerodynamisches Design und höhere Temperaturen im Kraftwerkskreisprozess erreicht. Um dem Wunsch nach geringeren Kosten entsprechen zu können, muss die Anzahl der Turbinenstufen reduziert werden, was ein höheres Druckverhältnis und transsonische Strömungsbedingungen für diese Stufen bedeutet. Diese Forderung nach einer Wirkungsgradsteigerung und die Suche nach kompakteren Maschinen führt zu einer wichtigeren Rolle instationärer Strömungsvorgänge. Diese sind in Turbomaschinen hauptsächlich durch die relative Bewegung zwischen stationären Leitschaufeln und beweglichen Rotorschaufeln und den mit den Schaufeln verbundenen Nachlaufströmungen verursacht. 1999 ging am Intitut für Thermische Turbomaschinen und Maschinendynamik der TU-Graz eine transsonische Versuchturbine in Betrieb. Eine 3MW Verdichterstation liefert verdichtete Luft zu dieser im kontinuierlichen Betrieb laufenden Versuchsturbine. Basierend auf den Erfahrungen die mit transsonischen Turbinenstufen am Institut gewonnen werden konnte, ist die Untersuchung der Stator-Rotor-Stator Wechselwirkung das erklärte Ziel dieses Projektes, wobei die erste Stufe transsonisch durchströmt wird. Das Ergebnis der Arbeiten wird eine detaillierte Untersuchung des Einflusses der instationären, transsonischen Strömung einer Hochdruckturbinenstufe auf die Strömung durch einen danach folgenden Stator sein, bzw. den Einfluss des zweiten Stators auf die vorhergehende Strömung beschreiben. Diese Ergebnisse sollen die instationäre Durchmischung der einzelnen Strömungen in dieser komplizierten Situation aufklären, Neuland betreten und eine große Menge an experimentellen Daten für eine numerische Strömungsvorhersage bereitstellen.