2020-08-01  –  2024-12-31

727.496,00 EUR

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen - Institut für Kraftwerkstechnik, Dampf- und Gasturbinen, Aachen, Nordrhein-Westfalen

03EE5041D

Konventionelle Kraftwerkstechnik - Komponentenentwicklung [EA1312]

01213211/1  –  InnoTurbinE - Innovative Turbomaschinen für nachhaltige Energiesysteme

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)

Energie

Das Verbundvorhaben InnoTurbinE adressiert Aspekte von Wasserstoff als alternativen Energieträger, sowie die Auswirkungen des Betriebs der Turbomaschinen im Verbund mit den Erneuerbaren Energien sowie Gas- und Energiespeicheranwendungen mit Blick auf Lebensdauer und Effizienz in einem weiten Betriebsbereich. Im Rahmen dieses Vorhabens soll in AP1.2 (IKDG) ein für die Verdichtung von Wasserstoff aerodynamisch optimiertes Radialverdichterrad experimentell im Hinblick auf Druckaufbau und Wirkungsgrad untersucht werden. Da für leichte Gase bei konventioneller Bauart von Verdichterrädern die Umfangsmachzahlen und damit der mögliche Druckaufbau durch die Fliehkraftbelastung der Räder begrenzt sind, soll in diesem Teilprojekt weiterhin eine Topologieoptimierung des Verdichterrades mit dem Ziel der Fliehkraftreduzierung durchgeführt und anschließend im Schleuderversuch durch Erreichen größerer Umfangsmachzahlen nachgewiesen werden. Im Hinblick auf einen flexiblen Verdichtereinsatz soll in AP2.1a (IKDG) eine automatische numerische Optimierung der Statorteile von Radialverdichtern durchgeführt werden, die in einem Verdichterprüfstand experimentell validiert und um zusätzliche Erkenntnisse erweitert wird. Ziel ist eine Erweiterung des stabilen Betriebsbereichs bei Erhaltung hoher Effizienz und stark variierenden Druckverhältnissen. Zuletzt soll in AP2.1c (IST) eine aerodynamische Bewertungsfähigkeit in zwei Schritten aufgebaut werden. Zum einen werden hochaufgelöste CFD-Modelle für drei unterschiedliche IST-Radialverdichterprüfstände aufgebaut. Mit diesen werden umfangreiche numerische Simulationen mit dem Strömungslöser TRACE durchgeführt, um Setup-Studien zu leisten und eine Kalibrierung mit den experimentellen Daten zu entwickeln. Zum anderen sollen Korrelationen für Stromlinienverfahren aus der Literatur identifiziert und geeignet auf die vorliegenden RV-Testfälle angepasst werden, um diese in das Verfahren des Projektpartners MTU Aero Engines zu implementieren.