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Experimentelle Untersuchung nicht-axialsymmetrisch konturierter Turbinenplattformen

  • Bei der Auslegung moderner Turbinenleitstufen wird zur Verringerung der Sekundärströmung und der hierdurch verbesserten Rotorbeaufschlagung eine dreidimensionale und nicht-axialsymmetrische Konturierung der Leitstufenplattform im Passagenbereich erwogen. Ziel ist hierbei die Verringerung des wandnahen Querdruckgradienten in der Passage, wodurch die Ausbildung des Passagenwirbels vermindert werden soll. Die Auslegung der Plattformkontur wird hier nicht behandelt, obgleich die Grundzüge derselben exemplarisch vorgestellt werden. Da die Passagenströmung von sehr komplexer und transitioneller Natur ist, ist eine experimentelle Bestimmung der geforderten Eigenschaften und insbesondere eine Bestimmung der Änderung der Temperaturbelastung der Plattform durch die Konturierung erforderlich. Die experimentelle Bestimmung und Charakterisierung dieser durch die Konturierung bedingten Änderungen stellt den Kernpunkt der vorliegenden Arbeit dar. Zu diesem Zweck wurden an einem Niedergeschwindigkeitswindkanal Versuche unter Einhaltung derBei der Auslegung moderner Turbinenleitstufen wird zur Verringerung der Sekundärströmung und der hierdurch verbesserten Rotorbeaufschlagung eine dreidimensionale und nicht-axialsymmetrische Konturierung der Leitstufenplattform im Passagenbereich erwogen. Ziel ist hierbei die Verringerung des wandnahen Querdruckgradienten in der Passage, wodurch die Ausbildung des Passagenwirbels vermindert werden soll. Die Auslegung der Plattformkontur wird hier nicht behandelt, obgleich die Grundzüge derselben exemplarisch vorgestellt werden. Da die Passagenströmung von sehr komplexer und transitioneller Natur ist, ist eine experimentelle Bestimmung der geforderten Eigenschaften und insbesondere eine Bestimmung der Änderung der Temperaturbelastung der Plattform durch die Konturierung erforderlich. Die experimentelle Bestimmung und Charakterisierung dieser durch die Konturierung bedingten Änderungen stellt den Kernpunkt der vorliegenden Arbeit dar. Zu diesem Zweck wurden an einem Niedergeschwindigkeitswindkanal Versuche unter Einhaltung der Reynoldsschen Ähnlichkeit und der Wärme-Stoffanalogie durchgeführt, deren Ergebnisse umfassend dargelegt werden. Daneben wird die hierfür teilweise neu entwickelte Messtechnik vorgestellt und die Ergebnisse numerischer Berechnungen präsentiert. Die wesentlichen Merkmale der durch die Konturierung bewirkten Änderungen werden zusammenfassend dargestellt und näher erläutert. Anhand der beobachteten Änderungen werden Vorschläge für künftige Maßnahmen abgeleitet.show moreshow less
  • In the design of modern Turbine Nozzle guide vanes, three-dimensional non-axisymmetrical contouring of the Nozzle guide vane plattform is being considered in order to reduce the secondary flows entering the adjacent Rotor stage. The goal is the reduction of the tangential pressure gradient close to the plattform in order to reduce the formation of the passage vortex. The design of the contour itself is not being treated, however its fundamentals are being exemplarily shown. As the Passage flow is of a very complex and transitional nature, experimental determination of the obtained effects is necessary. For this purpose, experiments have been conducted on a low-speed wind tunnel obeying Reynolds similarity and Heat-Mass transfer analogy. The obtained results are being presented in detail. Furthermore, the partly newly developed test equipment as well as the results of numerical calculations are being presented. The observations are being summarized and further explained. Based on these observations, suggestions for future steps areIn the design of modern Turbine Nozzle guide vanes, three-dimensional non-axisymmetrical contouring of the Nozzle guide vane plattform is being considered in order to reduce the secondary flows entering the adjacent Rotor stage. The goal is the reduction of the tangential pressure gradient close to the plattform in order to reduce the formation of the passage vortex. The design of the contour itself is not being treated, however its fundamentals are being exemplarily shown. As the Passage flow is of a very complex and transitional nature, experimental determination of the obtained effects is necessary. For this purpose, experiments have been conducted on a low-speed wind tunnel obeying Reynolds similarity and Heat-Mass transfer analogy. The obtained results are being presented in detail. Furthermore, the partly newly developed test equipment as well as the results of numerical calculations are being presented. The observations are being summarized and further explained. Based on these observations, suggestions for future steps are being derived.show moreshow less

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Metadaten
Author: Christoph Feiler
URN:urn:nbn:de:kobv:co1-000000922
Referee / Advisor:Prof. Dr.-Ing. Heinz Peter Berg
Document Type:Doctoral thesis
Language:German
Year of Completion:2005
Date of final exam:2005/11/11
Release Date:2007/03/21
Tag:Ammoniak-Diazoverfahren; Naphtalin; Turbinenleitstufe; Windkanal; Wärme-Stoffanalogie
GND Keyword:Gasturbine; Turbinengitter; Sekundärströmung
Institutes:Fakultät 3 Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme / FG Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe
Institution name at the time of publication:Fakultät für Maschinenbau, Elektrotechnik und Wirtschaftsingenieurwesen (eBTU) / LS Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe
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