Einfluss rauer Oberflächen auf den Wärmeübergang an einer Turbinen-Seitenwand — experimentelle Untersuchung mit thermosensitiver Farbe
Franz M. Pütz
Der Wunsch nach immer sparsameren und – für den Einsatz am Flugzeug – auch leichteren Gasturbinen fordert eine stetige Erhöhung des Druckverhältnisses und der Turbineneintrittstemperatur. Daraus resultieren steigende Anforderungen an die Kühltechnologie für die Turbine. Auch die Verringerung der aerodynamischen Verluste in der Turbine ist für dieses Ziel bedeutsam. Hier kann das nicht-achsensymmetrische Konturieren der Turbinen-Seitenwand einen wichtigen Beitrag leisten. Raue Oberflächen und moderne Magerbrennkammern sorgen für eine steigende thermische Belastung der Turbinen-Seitenwand, die in der Auslegung der Maschine berücksichtigt werden muss.
Gegenstand der Studie ist die experimentelle Untersuchung des Wärmeübergangs an einer Turbinen-Seitenwand mit rauen Oberflächen und nicht-achsensymmetrischer Kontur. Erstmals kommt auf einer rauen Turbinen-Seitenwand thermosensitive Farbe zur hochaufgelösten Messung des Wärmeübergangs zum Einsatz. Alle wichtigen Einflussgrößen werden unabhängig voneinander variiert. Zusammen mit einer aerodynamischen Begleituntersuchung erhöhen die Ergebnisse das physikalische Verständnis für die komplexe Strömung im Bereich der Turbinen-Seitenwand. Des Weiteren können die so erzielten experimentellen Daten zur Validierung von CFD-Rechnungen herangezogen werden. Sie unterstützen so die Weiterentwicklung numerischer Methoden und damit letztlich die Weiterentwicklung von Gasturbinen hin zu noch mehr Sparsamkeit und Umweltfreundlichkeit.
