2020-01-01  –  2024-12-31

1.154.312,00 EUR

Universität Stuttgart - Fakultät 4 Energie-, Verfahrens- und Biotechnik - Institut für Thermische Strömungsmaschinen und Maschinenlaboratorium (ITSM), Stuttgart, Baden-Württemberg

03EE5013C

Konventionelle Kraftwerkstechnik - Komponentenentwicklung [EA1312]

01189732/1  –  ROBOFLEX - Robuste Turbomaschinen für den flexiblen Einsatz

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)

Energie

Die ursprünglich für konstanten Betrieb ausgelegten Turbomaschinen müssen heute im Verbund mit Erneuerbaren Energien neue Fahrweisen bewerkstelligen (häufige Start-/Stopp-Zyklen, Off-Design-Betrieb, schnelles Anfahren). Die geforderte Flexibilität geht bei den heutigen Turbomaschinen einher mit höherem Verschleiß, großen Wirkungsgradeinbußen im Teillastbereich und einer verkürzten Lebensdauer. Eine Ertüchtigung soll durch die im folgenden genannten Arbeitspakete erreicht werden. In AP1.3b werden kombinierte experimentelle und numerische Untersuchungen zum verbesserten Verständnis von selbst- und zwangserregten Schwingungen in Niederdruck-Endstufen durchgeführt, um effiziente und betriebssichere Beschaufelungen auslegen zu können. Ziel von AP1.5b ist es, effiziente und sichere axial-radial Diffusoren mittels numerischer Strömungssimulationen auslegen zu können. Hierfür werden für zwei verschiedene Konfigurationen umfangreiche Simulationen durchgeführt und mit von detaillierten Messdaten validiert. Des Weiteren erfolgt eine Untersuchung der Interaktion von Spaltleckage und Hauptströmung. In AP3.1b sollen lokale Wärmeübergangsseigenschaften bezüglich der Strömungs- und Rotationskräfte durch optische Messverfahren in Turbomaschinenkühlsystemen bei relevanten Versuchsbedingungen experimentell analysiert werden. In AP3.5 werden Prüfkonzept und bestehender Prüfstand für die Prüfung von Endstufenschaufeln unter betriebsähnlichen Belastungen unter Berücksichtigung von Kontaktverhalten und Vorzyklierung erweitert. Gezielte experimentelle Untersuchungen werden an modifizierten realen Schaufeln durchgeführt. Bestehende strukturmechanische Auslegungsregeln der Schaufelfuß-/Rotornutanbindung werden weiterentwickelt und mittels experimenteller Daten verifiziert. In AP4.8b soll die numerische Berechnung von Innenströmungssystemen durch neuartige verbesserte Turbulenzmodelle, die auf maschinellen Lernmethoden basieren, für unterschiedliche Randbedingungen verbessert werden.