2016-10-01  –  2020-12-31

149.970,00 EUR

Universität Stuttgart - Fakultät 6 Luft- und Raumfahrttechnik und Geodäsie - Institut für Thermodynamik der Luft- und Raumfahrt, Stuttgart, Baden-Württemberg

03ET7091J

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

Das Vorhaben ist Teil des Verbundprojektes AG Turbo ECOFLEX-turbo im Teilverbundprojekt (TVP) Kühlung und hat als Ziel eine Verbesserung der Vorhersagegenauigkeit von Filmkühlungsprozessen bei der Kühlung von Gasturbinenschaufeln mittels moderner numerischer Simulationsverfahren. Durch eine Verbesserung oder Anpassung der Modelle der Computational Fluid Dynamics (CFD), lassen sich die Filmkühlungsprozesse, insbesondere auch bei wechselnden Betriebsbedingungen, besser vorhersagen, was schlussendlich neue Möglichkeiten in der Auslegung moderner Gasturbinenschaufeln und ihrer Kühlung ermöglicht. Im vorgeschlagenen Vorhaben sollen hierzu neue und innovative Turbulenzmodelle entwickelt werden. Die so erreichbare Verbesserung in der Vorhersagegenauigkeit ermöglicht eine genauere und bedarfsgerechtere Auslegung der Filmkühlung für Gasturbinenschaufeln, was sich letztendlich in einer gesteigerten Effizienz, einem niedrigerem Kühlmassenstrom und reduzierten Emissionen der Gesamtmaschine niederschlägt. Das beantragte Vorhaben umfasst die Entwicklung von fortschrittlichen Turbulenzmodellen für die Navier-Stokes-Gleichungen und für die Energiegleichung. Das Vorhaben gliedert sich in insgesamt fünf Arbeitsphasen: In der ersten Arbeitsphase werden aus der Literatur und eigenen Vorarbeiten zusammengetragene Turbulenzmodelle bewertet und anschließend ergänzt und erweitert. Es werden so vielversprechende Modelle mit einem hohen Verbesserungspotential für die Filmkühlung geschaffen. In der zweiten Arbeitsphase werden die Modelle in die CFD-Software OpenFOAM implementiert. Parallel werden in einer dritten Phase detaillierte Referenzdaten mithilfe LES/DES/DDES gewonnen, die für die spätere Modellanpassung benötigt werden. In Arbeitsphase 4 werden die Modelle ausführlich getestet und validiert. Mit der Simulation eines anwendungsrelevanten Falls, wie dieser für den Industriepartner von hoher praktischer Bedeutung ist, schließt das Vorhaben mit der fünften Arbeitsphase ab.