2016-12-01  –  2020-05-31

185.310,00 EUR

Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg - Fakultät Maschinenbau, Elektro- und Energiesystemen - Lehrstuhl Strukturmechanik und Fahrzeugschwingungen, Cottbus, Brandenburg

03ET7091H

Fortgeschrittene Kraftwerkssysteme - Kraftwerke mit Null Emissionen [EA1325]

01172231/1  –  ECOFLEX-Turbo

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)

Energie

Der flexiblere Betrieb von Kraftwerksgasturbinen stellt mit Blick auf die Betriebsfestigkeit u. A. des Verdichters eine strukturdynamische Herausforderung dar. Ziel des Vorhabens ist es, einen längeren Betrieb unter Teillastbedingungen auf der Grundlage präziser Vorhersagen erzwungener Schwingungsantworten zu ermöglichen und somit einen Beitrag zur robusten und teillasteffizienten Verdichterentwicklung zu leisten. Im Detail sieht man sich mit dem Problem ungleichförmiger Zuströmbedingungen über den Umfang konfrontiert, welche instationäre Druckschwankungen in niedrigen Maschinenordnungen, so genannte ‚Low Engine Order‘ Erregungen, begünstigen und vornehmlich Fundamentalschwingformen bei hohen Drehzahlen anregen. Detaillierte aeroelastische Simulationen sollen deshalb darüber Aufschluss geben, welche Konsequenzen für die erzwungenen Schwingungsantworten infolge der Flexibilisierung des Betriebs tatsächlich zu erwarten sind. Hinsichtlich einer Integration in den Designprozess sind derartig aufwendige aeroelastische Modelle nicht mehr praktikabel, so dass eine effiziente Modellierungsstrategie auf der Basis freiheitsgradreduzierter Ersatzmodelle zu entwickeln ist, welche den Anforderungen von Gasturbinenherstellern genügt. Es werden bestehende Reduktionsmethoden angepasst und die für die Berechnung erzwungener Schwingungen wesentliche aeroelastische Wechselwirkung implementiert. Die Güte der reduzierten Modelle wird sowohl an Hand eines Vergleichs mit Vollmodellen als experimentellen Untersuchungen beim DLR in Köln überprüft. Zudem ist zu identifizieren, welche Arten von Störungen an verstellbaren Leitgittern maßgeblich sind, wie weit sich diese stromabwärts fortsetzen und in welchem Ausmaß die Störungseinflüsse in den Schaufelkaskaden für die aerodynamischen Einflusskoeffizienten von Bedeutung sind. Im Zuge ergänzender Untersuchungen werden Möglichkeiten zur Reduzierung von Schwingungsantworten aufgezeigt, z. B. auf der Basis sog. Intentional Mistunings.