Ein wesentlicher Beitrag zur Effizienzsteigerung von
Gasturbinen kann durch die Erhöhung der Effektivität der
Turbinenkühlung geleistet werden. In modernen Gasturbinen
werden verschiedene Kühlverfahren in Kombination eingesetzt.
Zur Kühlung der thermisch und mechanisch hochbelasteten
Turbinenschaufeln kommen u.a. die konvektive Kühlung und
die Filmkühlung zur Anwendung.
In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss der Positionierung
von Filmkühlbohrungen auf die konvektive Kühlung innerhalb
eines berippten Kühlkanals einer Turbinenschaufel untersucht.
Mit Hilfe von experimentellen und numerischen Untersuchungen
werden der Wärmeübergang und das Strömungsfeld
innerhalb eines berippten Kühlkanals aufgelöst und
vergleichend analysiert. Dabei werden sowohl verschiedene
Filmlochpositionen innerhalb der Rippensegmente betrachtet
als auch verschiedene Rippengeometrien.
Die Ergebnisse der systematischen Untersuchungen zeigen,
dass sich der Wärmeübergang im Kühlkanal in Abhängigkeit
der sich einstellenden Sekundärströmungsstruktur entwickelt,
die von der Rippengeometrie und der Strömungsgeschwindigkeit
im Kühlkanal induziert wird, aber auch von der
Position der Filmlöcher und deren Durchströmgeschwindigkeit
bedingt ist. In Abhängigkeit der rippeninduzierten
Sekundärströmungsstrukturen können vorteilhafte Filmlochpositionen
im Rippensegment identifiziert werden, die den
internen Wärmeübergang begünstigen und damit die Kühlung
verbessern können.
Aktualisiert: 2021-06-24
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