Berechnung der dreidimensionalen Strömungs- und Wärmeübergangsverhältnisse an beschichteten, filmgekühlten Turbinengittern unter besonderer Berücksichtigung der diabaten Wände und Kontaktflächen

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Dieter Bohn
• Subject Area: Hydraulic and Turbo Engines and Piston Engines
• Term: from 1995 to 2002
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5181028

Ziel bei der Entwicklung neuer Gasturbinen ist es, den Wirkungsgrad und die spezifische Leistung zu steigern, um den Brennstoff ökonomisch und ökologisch optimal zu nutzen. Dies wird durch stetig steigende Turbineneintrittstemperaturen, die bereits mit Hilfe intensiver Schaufelkühlung deutlich über der ertragbaren Materialtemperatur liegen, erreicht. Zusätzlich konnte die zulässige Turbineneintrittstemperatur durch den Einsatz neuer, hochtemperaturfester Werkstoffe in der Vergangenheit um etwa 50 K erhöht werden. Durch den Einsatz keramischer Schaufelbeschichtungen wird eine weitere Temperaturerhöhung um etwa 150 K ermöglicht. Aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung von Schaufelgrundmaterial und Beschichtung entstehen jedoch Materialspannungen, die zum Abplatzen der Beschichtung und damit zum Versagen der Schaufel führen können. Deshalb muß die Schaufelauslegung neben aerodynamischen und thermischen Gesichtspunkten auch das festigkeitsmechanische Verhalten berücksichtigen. Aus diesem Grund soll das numerische Auslegungswerkzeug dahingehend erweitert werden, daß zusätzlich zu den aerodynamisch und thermisch gekoppelten Rechnungen eine im Vergleich zu den vorherigen Projektphasen verbesserte, realitätsnähere Spannungsanalyse durchgeführt werden kann.

• DFG Programme: Research Grants