2019-10-01  –  2024-03-31

445.497,00 EUR

Technische Universität München - Fakultät für Maschinenwesen - Lehrstuhl für Turbomaschinen und Flugantriebe, Garching b. München, Bayern

03EE5013B

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

AP1.2: Die Betriebsstabilität von Gasturbinen im erweiterten Teillastbetrieb erfordert den Einsatz verstellbarer Leitschaufeln, welche eine Anpassung der Zuströmprofile nachfolgender Laufschaufeln ermöglichen. Die Funktionsweise des Verstellmechanismus ändert die geometrische Ausprägung des Strömungskanals, was bisher nicht im computergestützten Auslegungsprozesses berücksichtig wird. Mit Hilfe numerischer Strömungssimulation sollen Sensitivitätsstudien durchgeführt und relevante Einflussparameter identifiziert werden. Lösungsvorschläge, die eine Desensitivierung des Einflusses sog. Realgeometrieeffekte ermöglichen sollen abgeleitet werden. Zudem soll ein Vorhalten geometrischer Anpassungen zur Verbesserung der Betriebseigenschaften des Verdichters über dessen Lebensdauer untersucht werden. AP4.6: Die ansteigende Leistungsdichte zukünftiger Brennkammern wird vermehrt zu hochfrequenten (HF) Verbrennungsinstabilitäten führen, die sich bislang nur durch massive Dämpfungsmaßnahmen und/oder Brennstoffstufung vermeiden lassen. Beides sind nicht zukunftsfähige Strategien, da sie die NOx-Bildung erhöhen. Der Übergang auf neue Brennertypen mit geringerer NOx-Erzeugung wird zeitnah erforderlich. Vormischbrenner mit einer Vielzahl relativ kleiner turbulenter Strahlflammen sind von besonderem Interesse. Bisher ist unverstanden, welche Mechanismen für den Antrieb von HF-Verbrennungsinstabilitäten verantwortlich sind. Um deren Ursachen aufzudecken und im Entwicklungsprozess zukünftiger Brennkammern berücksichtigen zu können, sollen (Validierungs-) Experimente, numerische Aktivitäten und eine (semi-) analytische Modellbildung durchgeführt werden. Die Berücksichtigung von Konfigurationen mit industrieller Relevanz versetzt den Industriepartner ferner in die Lage, das Potential des Vormischverfahrens zur Verminderung der NOx-Bildung weiter auszuschöpfen als derzeit mangels ausreichendem Verständnis der HF-Verbrennungsinstabilitäten von Brennkammern mit Strahlbrennern möglich.